利用千瓦级亚 100 fs 激光源实现高重频非线性太赫兹科学
光学
2020-06-24 v1
摘要
利用强太赫兹（THz）场操控物质的原子与电子结构，同时用自由电子激光（FEL）的超快脉冲探测响应，已在固态与原子物理的众多物理现象中提供了独特见解。近期 x 射线 FEL 设施的升级正推向高得多的重频，为泵浦-探测实验带来前所未有的信噪比。这需要开发能够在兼容重频下提供强脉冲的合适 THz 泵浦源。在此，我们提出一种高功率激光驱动 THz 源，基于 LiNbO3 中的光学整流并采用倾斜脉冲前沿泵浦。我们的源由千瓦级 Yb:YAG 放大系统驱动，工作于 100 kHz 重频，并采用非线性光谱展宽与再压缩以在 1030 nm 波长下实现亚 100 fs 脉冲。我们展示了最大 144 mW 的平均 THz 功率（1.44 uJ 脉冲能量），由中心频率 0.6 THz 的单周期脉冲构成，峰值电场强度超过 150 kV/cm。这些高场脉冲为以空前速率进行 x 射线探测的非线性时间分辨实验开辟了一系列可能。
引用
@article{arxiv.2002.05286,
title = {Enabling high repetition rate nonlinear THz science with a kilowatt-class sub-100 fs laser source},
author = {Patrick L. Kramer and Matthew Windeler and Katalin Mecseki and Elio G. Champenois and Matthias C. Hoffmann and Franz Tavella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.05286},
year = {2020}
}
备注
17 pages, 10 figures