高平均功率驱动的微结构大面积光导太赫兹发射器
光学
2024-05-14 v2
摘要
基于超快激光激发的光导材料发射器是成熟且流行的太赫兹 (THz) 产生器件。然而，迄今为止，无论是光导天线还是大面积发射器，大多使用平均功率适中的驱动激光进行研究（要么是使用功率高达数百毫瓦的光纤激光器，要么是使用功率高达数瓦的 Ti:Sapphire 系统）。在本文中，我们探索使用高功率、MHz 重复频率的镱 (Yb) 基振荡器，通过由半绝缘 GaAs 制成、具有 10 x 10 mm² 有源区的微结构大面积光导发射器来产生太赫兹辐射。作为驱动源，我们使用了一台自制的倍频高平均功率超快 Yb 振荡器，其输出平均功率为 22 W，脉冲宽度为 115 fs，重复频率为 91 MHz，中心波长为 516 nm。当在未优化散热的情况下对结构施加 9 W 的平均功率（经过占空比为 50% 的光斩波器后），我们获得了 65 uW 的太赫兹平均功率和 4 THz 的带宽；此外，我们在结构上安全地施加了高达 18 W 的功率而未观察到损坏。我们研究了激发功率、偏置电压、光通量及其相互作用对发射器性能的影响，并详细探讨了源自电功率和光功率的热负载来源。研究发现，光功率对大面积发射器 (LAE) 饱和的影响比电功率更为关键，因此优化的散热将在不久的将来使我们能够提高转换效率，从而实现更高的发射器功率。这项工作为实现基于光导发射器的数百 MHz 甚至 GHz 重复频率、高功率太赫兹源铺平了道路，这对于未来的太赫兹成像应用等具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2402.13940,
title = {Microstructured large-area photoconductive terahertz emitters driven at high average power},
author = {Mohsen Khalili and Tim Vogel and Yicheng Wang and Samira Mansourzadeh and Abhishek Singh and Stephan Winnnerl and Clara J. Saraceno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.13940},
year = {2024}
}