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
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
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
