Sefydliad Opteg A Pheirianwaith Manwl Shanghai (SIPM) yn Gwneud Cynnydd Mewn Ymchwil i Ffynhonnell Terahertz Newydd Yn Seiliedig ar Yb Laser

Yn ddiweddar, mae Labordy Allweddol y Wladwriaeth o Ffiseg Laser Cae Cryf yn Sefydliad Ymchwil Mecanyddol a Chywirdeb Optegol Shanghai (SIPMR), Academi Gwyddorau Tsieineaidd (CAS), wedi gwneud cynnydd newydd wrth gynhyrchu tonnau terahertz maes cryf yn seiliedig ar Yb wedi'i bwmpio â laser crisialau organig. Cyhoeddwyd y canlyniadau ymchwil cysylltiedig yn Ffiseg Gymhwysol o dan y teitl "Cenhedlaeth THz maes cryf effeithlon o grisial DSTMS wedi'i bwmpio gan 1030nm Yb-laser". cyhoeddwyd yn Applied Physics Letters.
O'i gymharu â chrisialau anorganig fel ZnTe a LiNbO3, mae gan grisialau organig fel DAST a DSTMS gyfernodau aflinol uwch a chyfernodau amsugno is yn y band terahertz. Mewn astudiaethau blaenorol, defnyddiwyd laser pwls uwch-goch isgoch gyda thonfedd o 1200 i 1700 nm yn gyffredinol i bwmpio'r crisialau organig er mwyn cyflawni gwell cydweddiad cyfnod ac effeithlonrwydd trosi terahertz uwch. Fodd bynnag, mae cael curiadau laser ultrashort ynni uchel yn y band tonfedd hwn yn gofyn am drawsnewid amledd gan ddefnyddio technegau fel OP(CP)A, sydd nid yn unig yn lleihau effeithlonrwydd trosi ynni a sefydlogrwydd system yn fawr, ond hefyd yn gwella cost a chymhlethdod yr offer. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r gymuned ymchwil wyddonol a diwydiant wedi pwysleisio laserau Yb ultrafast am eu manteision o ran cost isel, pŵer uchel a miniaturization. Mae cenhedlaeth tonnau terahertz gyda laser Yb yn gyrru grisial yn uniongyrchol yn darparu syniad ar gyfer datblygu ffynhonnell terahertz integredig, ac yn dod â chyfle i ddatblygu meysydd ymchwil a chymhwyso gwyddonol cysylltiedig.
Mae'r astudiaeth hon yn disgrifio'r amodau paru cam ar gyfer cynhyrchu tonnau terahertz trwy bwmpio cywiro lluniau crisial organig gyda laser pwls ultrashort, ac yn dadansoddi dibyniaeth amledd terahertz, hyd cydlyniad, ac ati ar y laser pwmpio. Defnyddiodd y tîm ymchwil DSTMS grisial organig wedi'i bwmpio â laser Yb i gynhyrchu terahertz maes cryf. Trwy ddylunio paru cam band terahertz ac optimeiddio lled pwls laser y pwmp a dwysedd pŵer, cafodd y tîm don terahertz maes cryf gydag egni pwls sengl o 0.4 μJ a chryfder maes brig o 236 kV/cm, gyda sbectrwm yn gorchuddio 0.1-6 THz, a chyrhaeddodd effeithlonrwydd trosi ynni'r don laser-terahertz 0.22%. Mae'r arbrofion uchod wedi gwirio dichonoldeb crisialau organig pwmp laser Yb i gynhyrchu tonnau terahertz maes cryf pŵer uchel lefel miliwat, gan ddarparu datrysiad ffynhonnell golau terahertz integredig newydd ar gyfer ymchwil wyddonol a hyrwyddo cymwysiadau mewn meysydd cysylltiedig.
Cefnogwyd y gwaith hwn gan Raglen Ymchwil a Datblygu Allweddol Genedlaethol Tsieina, Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina, a Rhaglen Datblygu Offeryniaeth Academi Gwyddorau Tsieineaidd.

Ffigur 1. Cynhyrchu a nodweddu tonnau terahertz maes cryf (a) llwybr optegol arbrofol; (b) tonffurfiau parth amser terahertz a sbectra (mae'r mewnosodiad yn dangos canolbwynt terahertz).

Ffig. 2. Cydweddu cyfnod tonnau laser-terahertz (a) mynegeion plygiannol o grisialau DSTMS yn y bandiau isgoch a terahertz; (b) dibyniaeth amledd terahertz, hyd cydlyniad, ac ati, ar donfedd y laser pwmp; ( c ) hyd cydlyniad terahertz ar donfedd y laser pwmp o 1030 nm; ac (ch) nodweddion amsugno crisialau DSTMS yn y bandiau isgoch a terahertz.