Variation av den utgående THz-pulsenergin som en funktion av (a) pumpning av laserenergi i olika gaser och (b) lutningsvinkel för α-BBO i argon. Den övre axeln i (b) visar tidsfördröjningen mellan de tvåfärgade laserstrålarna inducerade av lutningsvinkeln för β-BBO. Kredit:OEA
En ny publikation från Opto-Electronic Advances betraktar en laserpuls på över 20 μJ THz genererad vid 1 kHz i gasmedia.
Terahertz (THz) vetenskap och teknologi har fått omfattande uppmärksamhet från vetenskapliga forskare från hela världen under de senaste 20 åren på grund av dess potentiella tillämpningspotential inom säkerhetsavbildning, medicinsk diagnos, militär, trådlös kommunikation och astronomi. Utvecklingen av bredbandig THz-strålningskälla med hög effekt har dock varit en utmanande uppgift inom de ovan nämnda områdena.
Bland olika THz-strålningskällor har THz-strålningskällan baserad på femtosekundlaserfilament fördelarna med bredband (~200 THz), hög amplitud (100 MV/cm) och ingen begränsning av skadetröskel. Dessutom begränsar THz-genereringsmetoden baserad på femtosekundlaserfilamenteringen THz-vågen inuti glödtråden, vilket kan eliminera diffraktionen och absorptionen under utbredningen av THz-vågen i atmosfären och göra fjärrleverans av THz-vågen möjlig.
THz-genereringsschemat baserat på tvåfärgad femtosekundlaserfilamentering har högre energiomvandlingseffektivitet än den som använder enfärgad femtosekundlaser. I detta schema kan intensiteten, bandbredden, polariseringen och andra egenskaper hos THz-strålningen påverkas av många laserparametrar, inklusive tidsfördröjningen, dispersionen, polariseringen, våglängden, rumslig avvikelse för de tvåfärgade fälten. Även omgivande gasarter spelar också en avgörande roll. För att utveckla en effektiv THz-strålningskälla måste alla dessa parametrar utformas och manipuleras noggrant.
Forskargruppen ledd av prof. Weiwei Liu från Nankai universitet använde femtosekundlaser med enkelpulsenergi på 6 mJ för att generera dubbelfärgad laserfilamentering genom att frekvensdubbla grundlasern via en β-BBO-kristall. De tvåfärgade laserstrålarna uppnår den perfekta spatial-temporala överlappningen genom en lutad α-BBO-kristall. Samtidigt användes en dubbelvåglängdsplatta för att få de tvåfärgade laserstrålarna att ha identisk polarisation. Energin hos THz-pulsen som genereras från laserfilamentet i argon kan vara upp till 21 μJ och motsvarande THz-omvandlingseffektivitet når 0,35 %.
I detta arbete undersöktes den omgivande gasartens inverkan på THz-genereringseffektiviteten genom dubbelfärgad laserfilamentering experimentellt. De experimentella resultaten visar att den högsta omvandlingseffektiviteten för THz-strålning uppnås i argongas. Förhållandet mellan lutningsvinkeln för α-BBO och den genererade THz-effekten i argon undersöktes också. α-BBO med optimal lutningsvinkel och fördesignad tjocklek kan samtidigt kompensera tidsfördröjningen och spatial avgång för tvåfärgade laserstrålarna, vilket spelar den avgörande rollen för att förbättra genereringseffektiviteten för THz-vågen. Detta forskningsarbete uppnådde ett genombrott i energiomvandlingseffektiviteten för THz-våg genererad av tvåfärgad femtosekundlaserfilamentering, vilket är av stor betydelse för studiet av högintensiva THz-källor och utforskningen av interaktionen mellan stark THz-stråle och material . + Utforska vidare
