量子电子学报, 2013, 30 (4): 411, 网络出版: 2013-08-01   

连续激光泵浦重水气体分子产生THz激光辐射的阈值分析

Analysis of pump threshold for producing terahertz laser radiation in continuous laser pumping heavy water gas molecules
作者单位
1 电子科技大学中山学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室, 广东 中山 528402
2 华南师范大学光子纳米生物技术研究中心,广东 广州 510631
3 山东科技大学理学院,山东 青岛 266510
4 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广东 广州 510275
摘要
利用连续运转二氧化碳激光器的9R(22)输出谱线泵浦重水气体(D2 O)分子 可以产生波长为385 μm,频率为0.78 THz的连续激光辐射输出, 采用半经典理论分析方法并结合三能级系统模型可以对此激光过程进行有效的分析,通过合理近 似简化了求解过程,得到了光场中太赫兹激光信号增益系数Gs和泵浦光信号吸收系数Gp的解析表达式, 通过对求解结果的分析,计算出产生THz激光振荡的泵浦阈值条件为6.24×10-3 W/mm2。一般情况下, 在泵浦激光输出光斑面积为0.25 mm2时,要求泵浦激光谱线的输出功率达到1.6 mW以上才能形成THz激光辐射。
Abstract
Pumping heavy water gas (D2 O) molecules using continuous operation carbon dioxide laser 9R(22) output line, continuous terahertz laser radiation output with 385 μm wavelength and 0.78 THz frequency can be produced. The laser process can be effectively analyzed with the semi-classical theory analysis method combining three level system model, and the solving process was simplified through reasonable approximation. The analytical expressions of terahertz laser signal gain coefficient Gs and pump light signal absorption coefficient Gp were obtained, and the pump threshold for producing terahertz laser oscillation was calculated to be 6.24×10-3 W/mm2. Normally, when the pump laser output spot area is 0.25 mm2, the output power of its 9R(22) spectral line needs to be above 1.6 mW for stimulating terahertz laser radiation.

何志红, 陈长水, 刘颂豪, 张会云, 张玉萍, 罗锡璋. 连续激光泵浦重水气体分子产生THz激光辐射的阈值分析[J]. 量子电子学报, 2013, 30(4): 411. HE Zhi-hong, CHEN Chang-shui, LIU Song-hao, ZHANG Hui-yun, ZHANG Yu-ping, LUO Xi-zhang. Analysis of pump threshold for producing terahertz laser radiation in continuous laser pumping heavy water gas molecules[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2013, 30(4): 411.

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