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技術前沿

上海光機所在基於Yb激光的新型太赫茲源研究方麵取得進展

fun88网页下载 來源:上海光機所2024-04-08 我要評論(0 )   

近期,中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在基於(yu) Yb激光泵浦有機晶體(ti) 產(chan) 生強場太赫茲(zi) 波方麵取得新進展。相關(guan) 研究成果以 “Efficient strong-fie...

近期,中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在基於(yu) Yb激光泵浦有機晶體(ti) 產(chan) 生強場太赫茲(zi) 波方麵取得新進展。相關(guan) 研究成果以 “Efficient strong-field THz generation from DSTMS crystal pumped by 1030nm Yb-laser” 為(wei) 題發表在Applied Physics Letters上。

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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