Fangjie Li 1,2Kai Zhong 1,2,*Yiwen Zhang 1,2Tong Wu 3[ ... ]Jianquan Yao 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instruments and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin, China
2 Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology, Ministry of Education (Tianjin University), Tianjin, China
3 School of Marine Science and Technology, Tianjin University, Tianjin, China
The 4H-SiC crystal is found to have great potential in terahertz generation via nonlinear optical frequency conversion due to its extremely high optical damage threshold, wide transparent range, etc. In this paper, optical rectification (OR) with tilted-pulse-front (TPF) setting based on the 4H-SiC crystal is proposed. The theory accounts for the optimization of incident pulse pre-chirping in the TPF OR process under high-intensity femtosecond laser pumping. Compared with the currently recognized LiNbO3-based TPF OR, which generates a single-cycle terahertz pulse within 3 THz, 4H-SiC demonstrates a significant advantage in producing ultra-widely tunable (up to over 14 THz, TPF angle 31°–38°) terahertz waves with high efficiency (~10–2) and strong field (~MV/cm). Besides, the spectrum characteristics, as well as the evolution from single- to multi-cycle terahertz pulses can be modulated flexibly by pre-chirping. The simulation results show that 4H-SiC enables terahertz frequency extending to an unprecedent range by OR, which has extremely important potential in strong-field terahertz applications.
optical rectification silicon carbide terahertz radiation tilted-pulse-front 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e62
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学电子信息工程学院,北京 100191
2 北京航空航天大学微波感知与安防应用北京市重点实验室,北京 100191
3 北京航空航天大学网络空间安全学院,北京 100191
高能强场太赫兹(THz)激光在量子材料物态调控、全光电子加速、生物医疗等方面拥有重要的应用价值。高效率、高光束质量、高稳定性(简称“三高”)的强场THz光源的缺乏极大阻碍了强场THz科学与应用的发展。基于飞秒激光抽运铌酸锂晶体通过倾斜波前技术产生高能强场THz辐射是突破上述“三高”强场THz光源的有效途径之一。回顾了铌酸锂倾斜波前技术的发展历程,从理论原理、实验方法、应用实例等三个方面综述了国内外铌酸锂强THz源及其应用现状,阐述了北京航空航天大学近五年与国内外高校院所合作实现的铌酸锂THz强源及其应用重要进展。
超快光学 强场太赫兹辐射 铌酸锂 倾斜波前 飞秒激光 
中国激光
2022, 49(19): 1914001
李尚卿 1,2欧阳琛 1,2马景龙 1张保龙 1,2[ ... ]李玉同 1,2,5,*
作者单位
摘要
1 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学物理学院, 北京 100049
3 北京航空航天大学电子信息工程学院, 北京 100191
4 德州仪器(中国)有限公司北京办事处, 北京 100190
5 松山湖材料实验室, 广东 东莞 523808
报道了一种基于发光二极管(LED)的强脉冲场太赫兹相机,其工作原理是皮秒脉宽的强场太赫兹辐照到LED之后,当太赫兹电场强度大于50 kV/cm时,由于碰撞电离效应,LED两端会产生纳秒脉宽的光伏信号。利用此效应成功制备了扫描式和阵列式的LED太赫兹相机,并捕捉到了由铌酸锂倾斜波前技术产生的强场太赫兹焦斑。该相机有成本低、信号强、响应快、成像面积大等特点,并会为发展基于强场非线性效应的太赫兹成像技术提供新思路。
成像系统 发光二极管 强脉冲场太赫兹 倾斜波前 太赫兹成像 
光学学报
2021, 41(24): 2411002
Shangqing Li 1,2Jinglong Ma 1Xiaojun Wu 3,*Baolong Zhang 1,2[ ... ]Yutong Li 1,2,4,5,**
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Electronic and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai 201800, China
We propose a spatial diffraction diagnostic method via inserting a millimeter-gap double slit into the collimated terahertz beam to monitor the minute variation of the terahertz beam in strong-field terahertz sources, which is difficult to be resolved in conventional terahertz imaging systems. To verify the method, we intentionally fabricate tiny variations of the terahertz beam through tuning the iris for the infrared pumping beam before the tilted-pulse-front pumping setups. The phenomena can be well explained by the theory based on the tilted-pulse-front technique and terahertz diffraction.
spatial diffraction diagnostic method strong-field terahertz sources tilted-pulse-front pumping terahertz diffraction 
Chinese Optics Letters
2021, 19(5): 051901
作者单位
摘要
四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065
光整流法是目前产生太赫兹(THz)辐射的重要方法之一。建立了采用脉冲前沿倾斜方法实现相位匹配条件的基于光整流法产生太赫兹辐射的转换效率理论模型,比较了脉冲前沿倾斜方式的不同倾斜角对THz辐射转换效率的影响,定量分析了光整流THz辐射转换效率的主要影响因素及其规律,并讨论了飞秒激光参数和晶体参数对THz辐射转换效率的影响。结果表明:脉冲前沿倾斜方式相位匹配条件中的倾斜角对THz辐射转换效率的影响非常大;THz辐射转换效率随着飞秒激光脉宽的增大呈现先增大后减小的规律,且随飞秒激光强度的增大而增大。此外,THz辐射转换效率不仅随着晶体吸收系数的增大而急剧减小,而且随着晶体厚度的增加呈现先逐渐增长,到达一定晶体厚度后,则几乎不随晶体厚度的增长而变化的规律。由此可见,在实际应用中,不仅要求采取措施尽可能满足位相匹配条件和减小晶体对THz辐射的吸收,而且还需要合理选取飞秒激光参数和非线性晶体参数。
非线性光学 转换效率 光整流 脉冲前沿倾斜 吸收 nonlinear optics conversion efficiency optical rectification tilted-pulse-front pumping absorption 
红外与激光工程
2015, 44(9): 2643
钟森城 1,2,*翟召辉 1,2朱礼国 1,2孟坤 1,2[ ... ]李泽仁 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 a.流体物理研究所
2 b.微系统与太赫兹研究中心,四川 绵阳 621999
基于光整流效应,通过倾斜泵浦光波前 (TPFP)在铌酸锂晶体中实现相位匹配,是一种有效的产生太赫兹辐射的方法。建立了一种更完备的基于波面倾斜的产生太赫兹波的理论模型,用于分析不同泵浦光偏振下产生太赫兹波的转换效率。搭建了基于铌酸锂晶体光整流效应的高峰值功率太赫兹源和太赫兹时域光谱系统,并利用太赫兹面阵探测器对获得的太赫兹辐射进行了分析。结果表明,所获得的太赫兹辐射单脉冲峰值功率达到 0.56 MW,频谱宽度为 0.1 THz~2 THz,转换效率为 0.56‰,与理论模拟结果相符。
太赫兹 高峰值功率 光整流 铌酸锂晶体 波面倾斜 terahertz high -peak-power optical rectification LiNbO 3 crystal tilted -pulse-front 
太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 189
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 航天恒星科技有限公司信息传输与处理研究室, 北京 100086
基于非共线相位匹配的波面倾斜技术是目前采用飞秒激光产生超快太赫兹波最有效的手段,使用接触式光栅直接产生抽运飞秒脉冲的波面倾斜能够克服成像系统引入的畸变从而进一步提高该技术的效率。提出并利用简化的模态法设计了制备于铌酸锂晶体中用于波面倾斜技术产生高能量太赫兹波的内嵌式接触光栅。将Littrow角入射条件下的光栅衍射理论简化为光栅内双模式的干涉过程,极大地简化了光栅的参数设计。确定了满足波面倾斜条件的光栅常数,系统研究了衍射效率与光栅占空比和刻槽深度的关系,通过内嵌式光栅结构降低反射损耗,理论上能达到90%以上的-1级衍射效率,给出了合适的光栅加工参数。该系统设计方法对基于其他太赫兹波产生晶体的接触光栅设计具有参考意义。
光学器件 太赫兹波 光学整流 波面倾斜 接触光栅 模态法 
中国激光
2014, 41(8): 0811001

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