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上海光機(jī)所在高重頻強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源研究方面取得進(jìn)展 近期，中科院上海光機(jī)所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在高重頻強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“High-repetition-rate strong-field terahertz source by optical rectification in DSTMS crystal”為題發(fā)表于High Power Laser Science and Engineering。 高重頻強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源可用于高信噪比太赫茲泵浦-探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究和物質(zhì)檢測(cè)，而超快激光整流是目前獲得這一光源最穩(wěn)定有效的方法之一。在之前的研究中，利用高能光參量放大器（OP(CP)A）輸出紅外激光脈沖泵浦太赫茲有機(jī)晶體光整流，可在1-6 THz頻段獲得強(qiáng)場(chǎng)太赫茲波。然而此類(lèi)裝置成本和復(fù)雜度較高，且難以實(shí)現(xiàn)1 kHz以上的高重頻輸出。Yb:YAG激光器具有低成本、小型化和高重頻等優(yōu)點(diǎn)，利用其直接驅(qū)動(dòng)非線性晶體，可用于產(chǎn)生高重頻太赫茲波，也為強(qiáng)場(chǎng)太赫茲科學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。  圖1. 太赫茲波電場(chǎng)(a)、頻譜(b)和焦斑(插圖)；晶體相位匹配條件(c)和吸收系數(shù)(d)。  圖2. 各重復(fù)頻率下的太赫茲波功率(a)和脈沖能量(b)。 在這項(xiàng)工作中，研究團(tuán)隊(duì)利用多通反射腔對(duì)工業(yè)級(jí)Yb激光器輸出的皮秒激光進(jìn)行脈沖壓縮；通過(guò)分析太赫茲晶體相位匹配條件，選擇合適的晶體參數(shù)；控制泵浦光通量和峰值功率，實(shí)現(xiàn)熱積累和轉(zhuǎn)換效率的平衡。最終獲得重頻1-10 kHz可調(diào)的強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源，頻譜覆蓋 0.1-8 THz，平均功率大于0.77 mW。1 kHz重頻下，單脈沖能量和峰值場(chǎng)強(qiáng)分別為932.8 nJ和819 kV/cm；10 kHz重頻下，單脈沖能量和峰值場(chǎng)強(qiáng)分別為77.6 nJ和236 kV/cm。這一研究為集成化高重頻強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源的發(fā)展提供了新的思路，有望在太赫茲光譜學(xué)、太赫茲物態(tài)調(diào)控和太赫茲先進(jìn)測(cè)量設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 相關(guān)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等支持。 相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1017/hpl.2024.50 |
