Una nueva publicación de Opto-Electronic Advances considera un pulso láser de más de 20 μJ THz generado a 1 kHz en medios gaseosos.

La ciencia y la tecnología de los terahercios (THz) han recibido una gran atención por parte de investigadores científicos de todo el mundo durante los últimos 20 años debido a su posible aplicación potencial en imágenes de seguridad, diagnóstico médico, militar, comunicaciones inalámbricas y astronomía. Sin embargo, el desarrollo de una fuente de radiación THz de banda ancha de alta potencia ha sido una tarea desafiante en los campos mencionados anteriormente.

Entre varias fuentes de radiación de THz, la fuente de radiación de THz basada en filamento láser de femtosegundo tiene las ventajas de banda ancha (~200 THz), alta amplitud (100 MV/cm) y sin límite de umbral de daño. Además, el método de generación de THz basado en la filamentación láser de femtosegundo confina la onda de THz dentro del filamento, lo que puede eliminar la difracción y la absorción durante la propagación de la onda de THz en la atmósfera y hacer posible la entrega remota de la onda de THz.

El esquema de generación de THz basado en la filamentación láser de femtosegundo de dos colores tiene una mayor eficiencia de conversión de energía que el que usa un láser de femtosegundo de un solo color. En este esquema, la intensidad, el ancho de banda, la polarización y otras características de la radiación THz pueden verse afectadas por muchos parámetros del láser, incluidos el retraso temporal, la dispersión, la polarización, la longitud de onda y la desviación espacial de los campos de dos colores. Incluso las especies de gases ambientales también juegan un papel crucial. Para desarrollar una fuente de radiación de THz eficiente, todos estos parámetros deben diseñarse y manipularse cuidadosamente.

El grupo de investigación dirigido por el profesor Weiwei Liu de la Universidad de Nankai utilizó un láser de femtosegundo con una energía de pulso único de 6 mJ para generar la filamentación láser de dos colores duplicando la frecuencia del láser fundamental a través de un cristal β-BBO. Los rayos láser de dos colores logran la superposición espacio-temporal perfecta a través de un cristal α-BBO inclinado. Mientras tanto, se utilizó una placa de doble longitud de onda para hacer que los rayos láser de dos colores tuvieran la misma polarización. La energía del pulso de THz generado por el filamento láser en argón puede ser de hasta 21 μJ y la eficiencia de conversión de THz correspondiente alcanza el 0,35 %.

En este trabajo, se investigó experimentalmente la influencia de las especies de gas ambiental en la eficiencia de generación de THz por la filamentación láser de dos colores. Los resultados experimentales muestran que la eficiencia de conversión más alta de la radiación THz se logra en gas argón. También se investigó la relación entre el ángulo de inclinación de α-BBO y la potencia de THz generada en argón. α-BBO con un ángulo de inclinación óptimo y un grosor prediseñado puede compensar simultáneamente el retraso de tiempo y el desplazamiento espacial de los rayos láser de dos colores, lo que desempeña un papel fundamental en la mejora de la eficiencia de generación de la onda THz. Este trabajo de investigación logró un gran avance en la eficiencia de conversión de energía de la onda THz generada por la filamentación láser de femtosegundo de dos colores, que es de gran importancia para el estudio de fuentes de THz de alta intensidad y la exploración de la interacción entre el haz de THz fuerte y los materiales. . + Explora más

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