Sapphire femtosekund laserfilamentering i argon ved 1 kHz gentagelseshastighed

En ny publikation fra Opto-Electronic Advances betragter en laserimpuls på over 20 μJ THz genereret ved 1 kHz i gasmedier.

Terahertz (THz) videnskab og teknologi har fået omfattende opmærksomhed fra videnskabelige forskere fra hele verden i løbet af de sidste 20 år på grund af dets potentielle anvendelsespotentiale inden for sikkerhedsbilleddannelse, medicinsk diagnose, militær, trådløs kommunikation og astronomi. Udviklingen af ​​højeffekt bredbånds THz-strålingskilde har imidlertid været en udfordrende opgave på de ovennævnte områder.

Blandt forskellige THz-strålingskilder har THz-strålingskilde baseret på femtosekund laserfilament fordelene ved bredbånd (~200 THz), høj amplitude (100 MV/cm) og ingen begrænsning af skadestærskel. Derudover begrænser THz-genereringsmetoden baseret på femtosekund-laserfilamenteringen THz-bølgen inde i filamentet, hvilket kan eliminere diffraktionen og absorptionen under udbredelsen af ​​THz-bølgen i atmosfæren og gøre fjernlevering af THz-bølgen mulig.

THz-genereringsskemaet baseret på tofarvet femtosekundlaserfilamentering har højere energiomdannelseseffektivitet end det, der bruger enfarvet femtosekundlaser. I dette skema kan intensiteten, båndbredden, polariseringen og andre karakteristika af THz-strålingen påvirkes af mange laserparametre, herunder den tidsmæssige forsinkelse, spredning, polarisering, bølgelængde, rumlige afvigelse af dobbeltfarvefelterne. Selv de omgivende gasarter spiller også en afgørende rolle. For at udvikle en effektiv THz-strålingskilde skal alle disse parametre designes og manipuleres omhyggeligt.

Forskergruppen ledet af prof. Weiwei Liu fra Nankai-universitetet brugte femtosekund-laser med en enkelt pulsenergi på 6 mJ til at generere tofarvet laserfilamentering ved at frekvensfordoble den fundamentale laser via en β-BBO-krystal. De tofarvede laserstråler opnår det perfekte rumlige-tidsmæssige overlap gennem en skrå α-BBO krystal. I mellemtiden blev en dobbeltbølgelængdeplade brugt til at få de tofarvede laserstråler til at have den samme polarisering. Energien af ​​THz-impulsen, der genereres fra laserfilamentet i argon, kan være op til 21 μJ, og den tilsvarende THz-konverteringseffektivitet når 0,35 %.

I dette arbejde blev de omgivende gasarters indflydelse på THz-genereringseffektiviteten ved tofarvet laserfilamentering undersøgt eksperimentelt. De eksperimentelle resultater viser, at den højeste konverteringseffektivitet af THz-stråling opnås i argongas. Forholdet mellem vippevinklen for α-BBO og den genererede THz-effekt i argon blev også undersøgt. α-BBO med optimal hældningsvinkel og foruddesignet tykkelse kan samtidigt kompensere tidsforsinkelsen og den rumlige afgang af de tofarvede laserstråler, hvilket spiller den afgørende rolle i at forbedre genereringseffektiviteten af ​​THz-bølger. Dette forskningsarbejde opnåede et gennembrud i energikonverteringseffektiviteten af ​​THz-bølge genereret af to-farve femtosekund laserfilamentering, hvilket er af stor betydning for studiet af højintensive THz-kilder og udforskningen af ​​samspillet mellem stærk THz-stråle og materialer . + Udforsk yderligere

Enkeltskuds ultrahurtig multiplekset kohærent diffraktionsbilleddannelsesmetode