A Shanghai Optikai és Precíziós Gépek Intézete (SIPM) előrehaladt az Yb lézeren alapuló új terahertz-forrás kutatásában

A közelmúltban a Kínai Tudományos Akadémia (CAS) sanghaji Optikai Precíziós és Mechanikai Kutatóintézetének (SIPMR) Állami Erős Terű Lézerfizikai Laboratóriuma új előrelépést ért el az erős mező terahertz hullámok Yb lézerszivattyúzáson alapuló létrehozásában. szerves kristályok. A kapcsolódó kutatási eredmények az Applied Physics-ben jelentek meg "Hatékony erős mező THz generálása 1030nm Yb-lézerrel pumpált DSTMS kristályból" címmel. megjelent az Applied Physics Letters-ben.
Összehasonlítva a szervetlen kristályokkal, mint például a ZnTe és a LiNbO3, a szerves kristályok, például a DAST és a DSTMS magasabb nemlineáris együtthatókkal és alacsonyabb abszorpciós együtthatókkal rendelkeznek a terahertz sávban. A korábbi vizsgálatokban általában 1200-1700 nm hullámhosszú infravörös ultrarövid impulzuslézert használtak a szerves kristályok szivattyúzására a jobb fázisillesztés és a magasabb terahertz konverziós hatékonyság érdekében. Azonban a nagy energiájú ultrarövid lézerimpulzusok eléréséhez ebben a hullámhossz-sávban frekvenciaátalakításra van szükség olyan technikák alkalmazásával, mint az OP(CP)A, ami nemcsak nagymértékben csökkenti az energiaátalakítás hatékonyságát és a rendszer stabilitását, hanem javítja a berendezés költségét és összetettségét is. Az elmúlt években az ultragyors Yb lézereket a tudományos kutatói közösség és az ipar kiemelte az alacsony költség, a nagy teljesítmény és a miniatürizálás előnyei miatt. A kristályt közvetlenül meghajtó Yb lézerrel terahertz hullámok generálása ötletet ad egy integrált terahertz forrás kifejlesztésére, és lehetőséget ad a kapcsolódó tudományos kutatási és alkalmazási területek fejlesztésére.
Ez a tanulmány leírja a fázisillesztési feltételeket terahertz hullámok generálásához szerves kristály foto egyenirányítás ultrarövid impulzus lézerrel történő pumpálásával, és elemzi a terahertz frekvencia, a koherencia hossz stb. függését a pumpáló lézertől. A kutatócsoport Yb lézerrel pumpált szerves kristály DSTMS-t használt az erős mező terahertzek előállítására. A terahertz sáv fázisillesztésének megtervezésével, valamint a szivattyú lézerimpulzus-szélességének és teljesítménysűrűségének optimalizálásával a csapat erős térerejű terahertz hullámot kapott 0,4 μJ egyetlen impulzusenergiával és 236 kV/cm-es csúcstérerősséggel. 0.1-6 THz-es spektrummal, és a lézer-terahertz hullám energiaátalakítási hatásfoka elérte a 0,22%-ot. A fenti kísérletek igazolták, hogy az Yb lézerrel pumpált szerves kristályok alkalmasak milliwatt szintű, nagy teljesítményű, erős tér terahertz hullámok generálására, új integrált terahertzes fényforrás megoldást biztosítva a tudományos kutatáshoz és a kapcsolódó területeken történő alkalmazások népszerűsítéséhez.
Ezt a munkát a Kínai Nemzeti Kutatási és Fejlesztési Program, a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány és a Kínai Tudományos Akadémia Műszerfejlesztési Programja támogatta.

1. ábra Erős térerejű terahertz hullámok generálása és jellemzése (a) kísérleti optikai út; (b) terahertzes időtartomány hullámformái és spektrumai (a betét mutatja a terahertzes fókuszpontot).

2. ábra Lézer-terahertz hullám fázisillesztése (a) DSTMS kristályok törésmutatói az infravörös és terahertz sávban; (b) a terahertz-frekvencia, a koherenciahossz stb. függése a pumpás lézer hullámhosszától; (c) terahertzes koherenciahossz a pumpás lézer 1030 nm hullámhosszán; és (d) a DSTMS kristályok abszorpciós jellemzői az infravörös és a terahertz sávban.