铌酸锂中 1.4-mJ 高能太赫兹辐射
光学
2020-07-21 v1
摘要
自由空间超强太赫兹（THz）电磁场为实现极端非线性 THz 光学、加速和操控带电粒子以及实现其他迷人应用提供了多方面能力。然而，缺乏单脉冲能量 >1 mJ 的强固体太赫兹源正阻碍极端 THz 应用的普及。根本挑战在于难以实现高效率，这是由于高强度泵浦引起晶体损伤、线性吸收和非线性畸变导致的短有效相互作用长度等。在此，通过低温冷却晶体、精细裁剪泵浦激光光谱、对泵浦脉冲啁啾处理以及放大激光能量，我们首次通过倾斜脉冲前沿技术，在 214-mJ 飞秒激光脉冲激发下，成功实现了铌酸锂中 1.4-mJ THz 脉冲的产生。800 nm 到 THz 的能量转换效率达到 0.7%，自由空间 THz 峰值电场和磁场分别达到 6.3 MV/cm 和 2.1 Tesla。我们基于慢变包络近似下的频域二阶非线性波动方程的数值模拟重现了实验优化过程。为展示该超强 THz 源的能力，演示了强 THz 电场在高导电硅中引起的场致谷间散射效应导致的非线性吸收。这种具有相对较低峰值频率的高能 THz 源不仅非常适用于朝向桌面 X 射线源的电子加速，也适用于极端 THz 科学和非线性应用。
引用
@article{arxiv.2007.09322,
title = {1.4-mJ High Energy Terahertz Radiation from Lithium Niobates},
author = {Baolong Zhang and Zhenzhe Ma and Jinglong Ma and Xiaojun Wu and Chen Ouyang1 and Deyin Kong and Tianshu Hong and Xuan Wang and Peidi Yang and Liming Chen and Yutong Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.09322},
year = {2020}
}
备注
37 pages, 6 figures