Шангајски институт за оптику и прецизне машине (СИПМ) напредује у истраживању новог терахертног извора заснованог на Иб ласеру

Недавно је Државна кључна лабораторија за физику ласера ​​јаког поља Шангајског института за оптичку прецизност и механичка истраживања (СИПМР), Кинеска академија наука (ЦАС), постигла нови напредак у генерисању терахерц таласа јаког поља на основу Иб ласерске пумпе. органски кристали. Сродни резултати истраживања објављени су у Апплиед Пхисицс под насловом „Ефикасна генерација ТХз јаког поља из ДСТМС кристала пумпаног 1030нм Иб-ласером“. објављено у Апплиед Пхисицс Леттерс.
У поређењу са неорганским кристалима као што су ЗнТе и ЛиНбО3, органски кристали као што су ДАСТ и ДСТМС имају веће нелинеарне коефицијенте и ниже коефицијенте апсорпције у терахерцном опсегу. У претходним студијама, инфрацрвени ултракратки пулсни ласер са таласном дужином од 1200 до 1700 нм се генерално користио за пумпање органских кристала како би се постигло боље фазно подударање и већа ефикасност конверзије терахерца. Међутим, добијање ултракратких ласерских импулса високе енергије у овом опсегу таласних дужина захтева конверзију фреквенције коришћењем техника као што је ОП(ЦП)А, што не само да у великој мери смањује ефикасност конверзије енергије и стабилност система, већ и побољшава цену опреме и сложеност. Последњих година, научноистраживачка заједница и индустрија су истакли ултрабрзе Иб ласере због њихових предности у ниској цени, великој снази и минијатуризацији. Генерисање терахерц таласа са Иб ласером који директно покреће кристал даје идеју за развој интегрисаног терахерцног извора, и доноси могућност за развој сродних научних истраживања и области примене.
Ова студија описује услове усклађивања фаза за генерисање терахерц таласа пумпањем фото исправљања органских кристала ултракратким пулсним ласером и анализира зависност терахерц фреквенције, дужине кохеренције итд. од пумпног ласера. Истраживачки тим је користио Иб ласерски пумпани органски кристал ДСТМС за генерисање терахерца јаког поља. Дизајнирањем фазног усклађивања терахерц опсега и оптимизацијом ширине ласерског импулса пумпе и густине снаге, тим је добио терахерц талас јаког поља са енергијом једног импулса од 0.4 μЈ и вршном јачином поља од 236 кВ/цм, са спектром који покрива 0.1-6 ТХз, а ефикасност конверзије енергије ласерско-терахерц таласа достигла је 0.22%. Горе наведени експерименти су потврдили изводљивост Иб ласером пумпаних органских кристала да генеришу терахерц таласе велике снаге на нивоу миливата, пружајући ново интегрисано решење за извор светлости терахерца за научна истраживања и промоцију примене у сродним областима.
Овај рад је подржан од стране Националног кључног истраживачког и развојног програма Кине, Кинеске националне фондације за природне науке и Програма развоја инструментације Кинеске академије наука.

Слика 1. Генерисање и карактеризација терахерц таласа јаког поља (а) експериментална оптичка путања; (б) терахерц таласни облици и спектри у временском домену (уметак приказује жаришну тачку од терахерца).

Слика 2. Ласерско-терахерц таласно усклађивање (а) индекси преламања ДСТМС кристала у инфрацрвеном и терахерцном опсегу; (б) зависност терахерц фреквенције, дужине кохеренције итд. од таласне дужине ласера ​​пумпе; (ц) дужина кохеренције терахерца на таласној дужини ласера ​​пумпе од 1030 нм; и (д) карактеристике апсорпције ДСТМС кристала у инфрацрвеном и терахерц опсегу.