周期结构GaAs晶体ps脉冲差频产生窄带THz辐射的研究

计算模拟了在ps脉冲抽运周期结构GaAs晶体差频产生窄带THz波过程中,对于不同波长、不同脉宽的抽运光,周期结构GaAs晶体的走离长度和最佳周期长度的变化,并对计算结果进行了理论分析.研究了周期结构GaAs晶体的畴数对THz波光谱的影响.根据GaAs晶体温度色散公式,计算并分析了晶体最佳周期长度的温度调谐特性,研究了温度变化对THz波光谱的影响,提出了通过温度调谐实现在周期结构GaAs晶体中产生宽调谐、窄带宽THz波的新方法,该计算结果为下一步的实验研究提供了理论基础. 关键词： ps脉冲 差频产生窄带THz波 周期结构GaAs晶体 温度调谐     

刻划微棱锥抗反射层的GaP太赫兹波发射器

报道了利用出射面加工有微棱锥结构抗反射层的GaP晶体THz发射器产生超快THz脉冲. 基于微结构界面等效折射率渐变原理, 设计并利用超精密微加工技术在GaP块状THz发射器出射面加工了亚波长微棱锥结构层, 用以提高所产生的THz波的耦合输出. 实验验证了该微结构层能提高所产生的THz波的耦合输出效率, 并能够有效散射剩余抽运光, 提高系统运转的稳定性.     

ZnTe晶体中光学整流产生的THz辐射及其电光探测研究

借助抽运-探测技术研究了ZnTe晶体中光学整流产生的太赫兹(THz)辐射，利用ZnTe晶体的线性电光效应探测THz辐射场分布，观察到了较窄(约为0.2 ps)的THz场分布及相应较宽(响应超过4 THz，半峰宽约为2.4 THz)的THz频谱，并运用琼斯矩阵对实验结果进行了理论拟合. 研究了飞秒激光脉冲波长(750—850 nm)、脉冲宽度(56—225 fs)和晶体旋转与THz辐射产生的关系. 同时改变探测光偏振方向进行偏振调制，并从理论上分析了偏振调制对THz辐射探测的影响. 关键词： THz辐射 光学整流 电光探测 ZnTe     

单到单和单到双信道皮秒脉冲全光波长转换的实验研究

基于周期极化反转铌酸锂（PPLN）光波导级联倍频和差频（SHG+DFG）的二阶非线性效应,提出并实验研究了皮秒脉冲的可调谐波长转换以及单信道到双信道的波长转换.信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的脉冲信号.连续抽运光由光纤环形腔激光器（FRL）提供.不同于传统的SHG+DFG型波长转换,信号光固定在PPLN光波导倍频过程的准相位匹配（QPM）波长处,通过调节抽运光的波长实现了转换空闲光的可调谐输出.当使用两个抽运光时实验观察到了单信道到双信道的波长转换.     

整形超短激光脉冲与硒化镓晶体光整流效应的可调谐宽带太赫兹波产生

从非线性光学基本原理出发研究了整形超短激光脉冲与硒化镓晶体光整流效应产生的可调谐宽带太赫兹辐射,并采用数值计算对上述过程进行了仿真研究,探索了整形激光脉冲参数对太赫兹辐射的影响。研究发现,利用4F整形系统调节激光频谱分量获得的整形超短激光脉冲与硒化镓晶体的光整流效应可以产生频谱可调的宽带太赫兹辐射,并且可以使太赫兹脉冲的中心频率由高频部分向低频部分调制,同时带宽也会发生一定的变化。     

基于氧化镁晶体中级联四波混频过程的紫外飞秒光脉冲产生

紫外波段飞秒激光脉冲是研究超快化学和超快物理相关过程的重要工具,实现波长可调谐的宽带紫外飞秒光脉冲将有助于推动超快动力学及相关领域的研究.本文报道了以两束400 nm的飞秒光脉冲作为级联四波混频的抽运源,在氧化镁晶体中产生9阶频率上转换和5阶频率下转换边带信号的实验结果.边带波长范围从350 nm到450 nm连续可调谐,这些边带信号的发散角和波长与级联四波混频理论预测结果吻合.紫外边带相对于入射光的整体转化效率约为1.2%.同时,高阶边带的光谱形状呈现高斯型,其谱宽理论上支持傅里叶转换极限脉宽为20—50 fs.本文展示了一种高效产生波长可连续调谐的紫外飞秒光脉冲的便捷方法,为基于紫外超短脉冲的相关研究提供了有效工具.     

周期极化铌酸锂中光整流THz波辐射

从理论上详细研究飞秒激光在周期极化铌酸锂(PPLN)晶体中由光整流效应产生的THz波辐射.着重研究THz波辐射场的频域场、时域场和频谱宽度的分布.并详细讨论辐射场脉冲持续时间、幅度、频谱宽度随晶体长度和辐射角的变化. 关键词： PPLN 光整流 THz波     

高性能85mm短腔光学参变振荡器的THz电磁波输出特性分析

报道了以MgO∶LiNbO3为非线性光学介质,采用85 mm长的法布里珀罗单谐振腔结构形式的光学参变振荡器,产生THz电磁波的实验结果。使用波长为1064 nm的Nd∶YAGQ开关脉冲激光器作为抽运光源,通过改变入射角度使参变振荡器的相位匹配条件发生变化。采用Si真空量热器,并利用THz波干涉测量仪;或通过测量闲频光的频率对产生的THz波频率进行了测量。实验表明该参变振荡器输出频率调谐范围为0.9~3.0 THz。在抽运光能量为20 mJ/pulse,脉冲宽度16 ns,重复频率50 Hz条件下得到输出峰值位于1.2 THz,能量为102.5 PJ/pulse的THz波输出。通过引入Si棱镜阵列减小了THz波在晶体中的全反射,从而提高THz波的能量输出。使用金属缝隙探测器,对辐射的THz波的波束水平方向空间分布进行了测量,分析了Si棱镜阵列的衍射效应对THz波束空间分布的影响。     

利用相位共轭镜产生高质量宽度可调脉冲

实验研究了双池受激布里渊散射系统中的脉冲压缩。通过简单地改变双池间距可以获得脉宽可调的优质光束,脉宽可调范围依赖于抽运能量。增大抽运能量,脉宽可调范围也相应地增大。对双池受激布里渊散射系统的脉冲波形进行了数值模拟,理论计算结果与实验符合得很好。     

高非线性光子晶体光纤中优化产生宽带紫外三次谐波

通过非线性光学频率转换技术产生不同频率的脉冲辐射是实现具有短波波长的激光光源的有效手段.近年来,光子晶体光纤技术的发展为解决传统的基于非线性晶体的频率转换系统面临的难以维护、转换效率低、不易推广等问题带来了新的解决思路.在频率转换研究领域中,紫外光波段的脉冲辐射产生一直以来都受到学者的广泛关注.国外已报道过利用超短脉冲抽运光子晶体光纤实现三次谐波产生,从而输出具有高灵敏度和高分辨率的窄带紫外脉冲辐射,但其紫外光转换效率较低,且光谱的可调谐能力有限,而这些缺陷恰恰可以由宽带紫外脉冲辐射的获得来改善.宽带紫外脉冲辐射的有效获得不仅意味着紫外光转换效率可大幅提高,并且若加以合适的滤波手段,还可获得内任意波长下的窄带宽的脉冲辐射,从而增加窄带紫外脉冲辐射的可调谐度,但目前相关报道较为有限.本文将中心波长为1035 nm,脉冲重复频率为50 MHz的飞秒激光耦合至一定长度的高非线性光子晶体光纤中,将其产生的拉曼自频移孤子作为三次谐波产生的抽运源,通过相位匹配作用,在深紫外波段产生高阶模式传导下的三次谐波.随后让超短脉冲以偏离光纤轴心一定角度入射,可进一步激发出具有更短波长的超高阶紫外光模式.通过激发多个邻近的超高阶紫外光模式,在一定连续范围内实现相位匹配,获得超高阶紫外光模式传输下紫外光转换效率为3.6%的宽带(32—360 nm)深紫外脉冲激光.实验结果与理论模拟结果相一致.     

Tunable pulse delay in an anisotropic metamaterial slab

We show that large and tunable pulse delays can be obtained at propagation through an anisotropic metamaterial slab. The pulse delay depends not only on frequency but also on the incident/propagation angle and polarization of the electromagnetic field, the last two parameters being much easier to tune than the frequency of the incident field. Although there is a trade-off between large pulse delay values and large tuning ranges, the pulse delay can be modified several times by changing the incidence angle. The results apply to a wide frequency range, from the visible to the THz spectrum.     

Oscillations at a difference frequency in the middle and far infrareds in GaP semiconductor waveguides

The feasibility of oscillation at a difference frequency in the middle and far infrareds is considered under the condition of phase matching between a nonlinear polarization wave and a difference mode produced by two fundamental modes with a wavelength near 1 μm excited in a GaP dielectric waveguide. With 10-W short-wave modes propagating in a 100-μm-wide planar waveguide, the power of the difference mode can be as high as 300 μW at 1–8 THz at room temperature. When the GaP waveguide leans upon a silicon substrate, the power of the difference mode may reach 5 mW at 10–14 THz at the same temperatures.     

0.14 THz高功率太赫兹脉冲的参数测量

给出了0.14 THz高功率单次脉冲信号的频率和功率的测量方法及实验结果。针对高功率太赫兹脉冲频率高、峰值功率高和脉宽短的特点,实验中采用了截止波导滤波法与谐波混频法相结合的方式准确测定了脉冲信号频率,利用辐射场功率密度积分法获取了辐射脉冲的远场功率分布,并给出了单次脉冲的辐射功率。某实验条件下的测量结果表明,0.14 THz高功率太赫兹脉冲的频率为0.146 3 THz,脉宽约为1.5 ns,功率不小于0.5 MW。     

磷化镓高功率太赫兹共线差频源的研究

在众多实现太赫兹辐射的方法中, 非线性光学共线差频能够实现高功率、宽波段、连续可调谐的太赫兹波辐射. 理论分析表明, 各向同性磷化镓晶体, 在1064 nm附近波长激光共线差频下具有毫米量级的相干长度, 能够满足高功率宽波段的太赫兹辐射条件.实验证明, 磷化镓晶体共线差频实现高功率宽波段的太赫兹光辐射, 其太赫兹光波长调谐范围为95.9–773.4 μm (0.39–3.13 THz), 最高峰值功率7 W位于频率2.0 THz处.该实验结果与理论计算基本保持一致. 关键词： 太赫兹源 磷化镓 共线差频     

Tunable source of terahertz radiation based on the difference-frequency generation in a GaP crystal

A tunable source of terahertz (1–4 THz) radiation with a line width of 12 GHz is created on the basis of difference- frequency generation in a GaP crystal. Radiation of a pulsed Nd:YAG laser with a wavelength of 1064 nm and a tunable optical parametric oscillator is used as the pump. The radiation is generated in 10-ns-duration pulses with a pulse repetition rate of 10 Hz. The pulsed radiation power is about 15 mW.     

高重复频率相干衍射辐射超宽谱太赫兹源

研究了一种新型相干衍射辐射（CDR）太赫兹源,该太赫兹源基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源（FEL-THz）的加速器电子束束流,具有MHz量级重复频率。理论分析、数值计算和PIC模拟证明了此太赫兹源时间长度可达到ps量级,中心频率在100~400 GHz可调,截止频率位于1~2 THz,脉冲峰值功率可达10 kW量级,平均功率可达到W量级,并且功率随束流流强成平方正比关系。     

Magnetically Tunable Terahertz Switch and Band-Pass Filter

A novel design of a tunable terahertz switch and band-pass filter using liquid-crystal-filled photonic crystal waveguide is demonstrated. The effects of magnetic field on the photonic bandgaps and transmitting properties of a THz wave are investigated by using the plane wave expansion method and finite difference time domain method. The efficient photonic bandgap tuning is predicted such that the two-dimensional liquid-crystal-filled photonie crystal waveguide can serve as a switch and continuously tunable band-pass filter with controlling of the magnetic field.     

Approach to broadband terahertz pulse field detection and recovery with electro-optic sampling measurement

Electro-optic sampling (EOS) measurement of terahertz (THz) pulses inherently leads to distortions, especially for relatively broadband THz pulses. In this paper, we proposed an approach to broadband THz pulse field detection and recovery with EOS measurement. In our approach, we use an EOS measurement utilizing a thick GaP crystal, which has a high transverse optical phonon frequency, to reduce the distortions caused by dispersive propagation, interface reflection and Fabry-Perot effect (multiple reflections within an EO crystal). And a retrieval algorithm is designed to eliminate the distortion of broadband THz pluses after passing through the thick GaP crystal (The distortion in a thick GaP crystal is mainly attributed to phase mismatching between the THz pulse and the sampling laser pulse.), in which preconditioned conjugated gradient method is used.     

A Zone Plate as a Tunable Terahertz Filter

A broadband tunable terahertz filter based on a zone plate is demonstrated in our terahertz time domain spec- trometer. The central bandpass frequency covers the whole spectral range of the terahertz wave emitted from a ZnTe emitter, from 0.5 THz to 2.5 THz, and can be tuned continuously by simply moving the zone plate along the terahertz beam path. The peak transmission is about 40% and the bandwidth varies from 0.16 THz to 0.25 THz at different bandpass frequencies when the aperture size is kept constant.     

Generation of single-cycle THz transients with high electric-field amplitudes

Single-cycle terahertz (THz) transients in the frequency range 0.3-7 THz with electric-field amplitudes of more than 400 kV/cm are generated by four-wave mixing of the fundamental and the second harmonic of 25 fs pulses from a Ti:sapphire amplifier in ionized air. These transients are fully characterized by electro-optic sampling with ZnTe and GaP crystals. One can tune the center frequency of the THz transients by varying the length of the incident pulse. The electric-field amplitude increases linearly with the incident pulse energy.