Een nieuwe publicatie van Opto-Electronic Advances beschouwt een laserpuls van meer dan 20 μJ THz die wordt gegenereerd bij 1 kHz in gasmedia.

Terahertz (THz) wetenschap en technologie hebben de afgelopen 20 jaar uitgebreide aandacht gekregen van wetenschappelijke onderzoekers van over de hele wereld vanwege het potentiële toepassingspotentieel in veiligheidsbeeldvorming, medische diagnose, leger, draadloze communicatie en astronomie. De ontwikkeling van een krachtige breedband THz-stralingsbron was echter een uitdagende taak op de bovengenoemde gebieden.

Van de verschillende THz-stralingsbronnen heeft de THz-stralingsbron op basis van femtoseconde laserfilament de voordelen van breedband (~200 THz), hoge amplitude (100 MV/cm) en geen beperking van de schadedrempel. Bovendien beperkt de THz-generatiemethode op basis van de femtoseconde laserfilamentatie de THz-golf in de gloeidraad, waardoor de diffractie en absorptie tijdens de voortplanting van de THz-golf in de atmosfeer kan worden geëlimineerd en de levering op afstand van de THz-golf mogelijk wordt.

Het THz-generatieschema op basis van de tweekleurige femtoseconde laserfilamentatie heeft een hogere energieconversie-efficiëntie dan die met een eenkleurige femtoseconde laser. In dit schema kunnen de intensiteit, bandbreedte, polarisatie en andere kenmerken van de THz-straling worden beïnvloed door vele laserparameters, waaronder de tijdelijke vertraging, dispersie, polarisatie, golflengte, ruimtelijk vertrek van de tweekleurige velden. Zelfs de omgevingsgassoorten spelen ook een cruciale rol. Om een ​​efficiënte THz-stralingsbron te ontwikkelen, moeten al deze parameters zorgvuldig worden ontworpen en gemanipuleerd.

De onderzoeksgroep onder leiding van prof. Weiwei Liu van de universiteit van Nankai gebruikte een femtoseconde laser met een enkele pulsenergie van 6 mJ om de tweekleurige laserfilamentatie te genereren door frequentieverdubbeling van de fundamentele laser via een β-BBO-kristal. De tweekleurige laserstralen bereiken de perfecte ruimtelijk-temporele overlap door een gekanteld α-BBO-kristal. Ondertussen werd een plaat met twee golflengten gebruikt om de tweekleurige laserstralen dezelfde polarisatie te geven. De energie van de THz-puls die wordt gegenereerd door de lasergloeidraad in argon kan oplopen tot 21 μJ en de bijbehorende THz-conversie-efficiëntie bereikt 0,35%.

In dit werk werd de invloed van de omgevingsgassoorten op de THz-generatie-efficiëntie door de tweekleurige laserfilamentatie experimenteel onderzocht. De experimentele resultaten laten zien dat de hoogste conversie-efficiëntie van THz-straling wordt bereikt in argongas. De relatie tussen de kantelhoek van α-BBO en het gegenereerde THz-vermogen in argon werd ook onderzocht. α-BBO met optimale kantelhoek en vooraf ontworpen dikte kan tegelijkertijd de tijdvertraging en ruimtelijke uitloop van de tweekleurige laserstralen compenseren, en speelt een cruciale rol bij het verbeteren van de generatie-efficiëntie van THz-golven. Dit onderzoekswerk heeft een doorbraak bereikt in de energieconversie-efficiëntie van THz-golven die worden gegenereerd door de tweekleurige femtoseconde laserfilamentatie, wat van groot belang is voor de studie van THz-bronnen met hoge intensiteit en de verkenning van de interactie tussen sterke THz-straal en materialen . + Verder verkennen

Single-shot ultrasnelle gemultiplexte coherente diffractie-beeldvormingsmethode