Shanghai Institute Of Optics And Precision Machinery (SIPM) Membuat Kemajuan dalam Penyelidikan Sumber Terahertz Baharu Berdasarkan Yb Laser

Baru-baru ini, Makmal Utama Negeri bagi Fizik Laser Medan Kuat Institut Shanghai Ketepatan Optik dan Penyelidikan Mekanikal (SIPMR), Akademi Sains China (CAS), telah mencapai kemajuan baharu dalam menjana gelombang terahertz medan kuat berdasarkan Yb yang dipam laser. kristal organik. Hasil penyelidikan berkaitan diterbitkan dalam Fizik Gunaan di bawah tajuk "Penjanaan THz medan kuat yang cekap daripada kristal DSTMS yang dipam oleh 1030nm Yb-laser". diterbitkan dalam Surat Fizik Gunaan.
Berbanding dengan hablur tak organik seperti ZnTe dan LiNbO3, hablur organik seperti DAST dan DSTMS mempunyai pekali tak linear yang lebih tinggi dan pekali serapan yang lebih rendah dalam jalur terahertz. Dalam kajian terdahulu, laser berdenyut ultrashort inframerah dengan panjang gelombang 1200 hingga 1700 nm biasanya digunakan untuk mengepam kristal organik untuk mencapai padanan fasa yang lebih baik dan kecekapan penukaran terahertz yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, mendapatkan denyutan laser ultrashort bertenaga tinggi dalam jalur panjang gelombang ini memerlukan penukaran frekuensi menggunakan teknik seperti OP(CP)A, yang bukan sahaja mengurangkan kecekapan penukaran tenaga dan kestabilan sistem, tetapi juga meningkatkan kos dan kerumitan peralatan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, laser Yb ultrafast telah ditekankan oleh komuniti penyelidikan saintifik dan industri untuk kelebihannya dalam kos rendah, kuasa tinggi dan pengecilan. Penjanaan gelombang terahertz dengan laser Yb secara langsung memacu kristal memberikan idea untuk pembangunan sumber terahertz bersepadu, dan membawa peluang untuk pembangunan bidang penyelidikan dan aplikasi saintifik yang berkaitan.
Kajian ini menerangkan keadaan padanan fasa untuk menghasilkan gelombang terahertz dengan mengepam pembetulan foto kristal organik dengan laser nadi ultrashort, dan menganalisis pergantungan frekuensi terahertz, panjang koheren, dsb. pada laser pengepaman. Pasukan penyelidik menggunakan DSTMS kristal organik yang dipam laser Yb untuk menjana terahertz medan kuat. Dengan mereka bentuk pemadanan fasa jalur terahertz dan mengoptimumkan lebar nadi laser pam dan ketumpatan kuasa, pasukan memperoleh gelombang terahertz medan kuat dengan tenaga nadi tunggal 0.4 μJ dan kekuatan medan puncak 236 kV/cm, dengan spektrum meliputi 0.1-6 THz, dan kecekapan penukaran tenaga gelombang laser-terahertz mencapai 0.22%. Eksperimen di atas telah mengesahkan kebolehlaksanaan kristal organik yang dipam laser Yb untuk menjana gelombang terahertz medan kuat kuasa tinggi tahap milliwatt, menyediakan penyelesaian sumber cahaya terahertz bersepadu baharu untuk penyelidikan saintifik dan promosi aplikasi dalam bidang berkaitan.
Kerja ini disokong oleh Program Penyelidikan dan Pembangunan Utama Negara China, Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China, dan Program Pembangunan Instrumentasi Akademi Sains China.

Rajah 1. Penjanaan dan pencirian gelombang terahertz medan kuat (a) laluan optik eksperimen; (b) bentuk gelombang dan spektrum domain masa terahertz (inset menunjukkan titik fokus terahertz).

Rajah 2. Padanan fasa gelombang laser-terahertz (a) indeks biasan bagi hablur DSTMS dalam jalur inframerah dan terahertz; (b) pergantungan frekuensi terahertz, panjang koheren, dsb., pada panjang gelombang laser pam; (c) panjang koheren terahertz pada panjang gelombang laser pam 1030 nm; dan (d) ciri-ciri penyerapan kristal DSTMS dalam jalur inframerah dan terahertz.