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上海光機所在高重頻強場太赫茲源研究方面取得進展 近期，中科院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊在高重頻強場太赫茲源研究方面取得進展。相關成果以“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。 高重頻強場太赫茲源可用于高信噪比太赫茲泵浦-探測實驗研究和物質檢測，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晶體光整流，可在1-6 THz頻段獲得強場太赫茲波。然而此類裝置成本和復雜度較高，且難以實現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，利用其直接驅動非線性晶體，可用于產生高重頻太赫茲波，也為強場太赫茲科學的發(fā)展帶來了新的契機。  圖1. 太赫茲波電場(a)、頻譜(b)和焦斑(插圖)；晶體相位匹配條件(c)和吸收系數(d)。  圖2. 各重復頻率下的太赫茲波功率(a)和脈沖能量(b)。 在這項工作中，研究團隊利用多通反射腔對工業(yè)級Yb激光器輸出的皮秒激光進行脈沖壓縮；通過分析太赫茲晶體相位匹配條件，選擇合適的晶體參數；控制泵浦光通量和峰值功率，實現熱積累和轉換效率的平衡。最終獲得重頻1-10 kHz可調的強場太赫茲源，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強分別為932.8 nJ和819 kV/cm；10 kHz重頻下，單脈沖能量和峰值場強分別為77.6 nJ和236 kV/cm。這一研究為集成化高重頻強場太赫茲源的發(fā)展提供了新的思路，有望在太赫茲光譜學、太赫茲物態(tài)調控和太赫茲先進測量設備等相關領域得到廣泛應用。 相關工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目、中國科學院基礎研究領域青年團隊計劃等支持。 相關鏈接：https://doi.org/10.1017/hpl.2024.50 |
