相比於(yu) ZnTe、LiNbO3等無機晶體(ti) ,DAST、DSTMS等有機晶體(ti) 在太赫茲(zi) 頻段具有更高的非線性係數和更低的吸收係數。在之前的研究中,一般采用波長1200至1700nm的紅外超短脈衝(chong) 激光泵浦有機晶體(ti) ,以實現更好的相位匹配,獲得更高的太赫茲(zi) 轉化效率。然而,獲得這一波段的高能量超短激光脈衝(chong) 需要利用OP(CP)A等技術進行頻率轉換,這不但大大降低了能量轉化效率和係統穩定性,而且提高了設備成本和複雜度。近年來,超快Yb激光因其在低成本、高功率、小型化等方麵的優(you) 勢受到科研界和工業(ye) 界的重視。以Yb激光直接驅動晶體(ti) 產(chan) 生太赫茲(zi) 波,為(wei) 集成化太赫茲(zi) 源的開發提供了思路,也為(wei) 相關(guan) 科學研究和應用領域的發展帶來契機。 圖1. 強場太赫茲(zi) 波的產(chan) 生和表征 (a)實驗光路;(b)太赫茲(zi) 時域波形和頻譜(插圖為(wei) 太赫茲(zi) 焦斑)。 本研究闡述了超短脈衝(chong) 激光泵浦有機晶體(ti) 光整流產(chan) 生太赫茲(zi) 波的相位匹配條件,並分析了太赫茲(zi) 頻率、相幹長度等與(yu) 泵浦激光的依賴關(guan) 係。研究團隊利用Yb激光泵浦有機晶體(ti) DSTMS產(chan) 生強場太赫茲(zi) 。通過設計太赫茲(zi) 波段相位匹配,優(you) 化泵浦激光脈衝(chong) 寬度和功率密度等條件,獲得單脈衝(chong) 能量0.4 μJ,峰值場強236 kV/cm的強場太赫茲(zi) 波,頻譜覆蓋0.1-6 THz,激光-太赫茲(zi) 波能量轉化效率達到0.22%。以上相關(guan) 實驗驗證了Yb激光泵浦有機晶體(ti) 產(chan) 生毫瓦級高功率強場太赫茲(zi) 波的可行性,為(wei) 相關(guan) 領域的科學研究和應用推廣提供一種新型的集成化太赫茲(zi) 光源方案。 圖2. 激光-太赫茲(zi) 波相位匹配 (a)DSTMS晶體(ti) 在紅外波段和太赫茲(zi) 波段的折射率;(b)太赫茲(zi) 頻率、相幹長度等與(yu) 泵浦激光波長的依賴關(guan) 係;(c)泵浦激光波長為(wei) 1030 nm時的太赫茲(zi) 相幹長度;(d)DSTMS晶體(ti) 在紅外和太赫茲(zi) 波段的吸收特性。
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