利用倾斜脉冲前波通过光整流产生太赫兹辐射的理论

本文建立了一个利用倾斜脉冲前波（tilted-pulse-fronts）通过光整流产生太赫兹（THz）辐射的模型。该模型同时考虑了：(i) 光学泵浦脉冲的时空畸变，(ii) 太赫兹辐射与光辐射在两个空间维度（2-D）中的非线性耦合相互作用，(iii) 自相位调制，以及 (iv) 受激拉曼散射。通过与实验和解析计算的定量一致性验证了该模型。我们表明，由于太赫兹产生引起的光谱展宽，光学泵浦光束在横向动量（$k_x$）域中显著展宽。在这种大频率和横向动量（或角度）展宽存在的情况下，群速度色散会导致光学泵浦脉冲的时空破裂，从而抑制进一步的太赫兹产生。文中讨论了这些效应对能量缩放和光 - 太赫兹转换效率优化的影响。这表明对于大光学泵浦能量，应使用具有椭圆光束剖面的光学泵浦脉冲。可以看出，装置的优化高度依赖于光学泵浦条件。文中还讨论了在太赫兹辐射的空间和光谱特性上优化光 - 太赫兹转换效率的权衡，以指导此类源的开发。