引言:光源的亮度決定了它對(duì)科學(xué)中非線性現(xiàn)象的適用性。明亮的低頻太赫茲(<5THz)輻射局限于衍射限制的光斑尺寸是一個(gè)障礙問題分析，因?yàn)樘掌?/span>(<5 THz)脈沖的帶寬和波長(zhǎng)很長(zhǎng)培養，而且缺乏太赫茲波前校正器。在這里更加完善，我們使用一個(gè)現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)形式，我們采用了一個(gè)帶有聚焦優(yōu)化的波前操作概念，從而在物理極限下對(duì)太赫茲能量進(jìn)行時(shí)空限制資源配置，使其達(dá)到波長(zhǎng)立方的小的三維出射體積信息。我們的方案依賴于找到泵浦波前曲率和產(chǎn)生后光束發(fā)散的設(shè)置相關。這導(dǎo)致了極其明亮的PW m^-2級(jí)THz輻射大力發展，峰值場(chǎng)高達(dá)8.3GV m^-1和27.7 T，遠(yuǎn)遠(yuǎn)*其他系統(tǒng)生產效率。所提出的結(jié)果預(yù)期將有很大的影響對(duì)于非線性太赫茲在不同科學(xué)學(xué)科的應(yīng)用產能提升。

亮度定義了光源通過驅(qū)動(dòng)物質(zhì)脫離平衡狀態(tài)與物質(zhì)進(jìn)行非線性相互作用的能力。定性地說節點，亮度揭示了在給定頻率下按P/λ²以實(shí)心角度集中的功率通過活化，其中P和λ為總功率和波長(zhǎng)。瑞利標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)光源亮度的基本極限的特點，因?yàn)樗鼘⑿】蛇_(dá)到的光斑大小與給定的λ相關(guān)聯(lián)健康發展，稱為衍射極限。為了在實(shí)驗(yàn)上接近這一極限大數據，需要一個(gè)良好的光源光束質(zhì)量和精心設(shè)計(jì)的光束成像光學(xué)器件長效機製。在激光物理學(xué)中，質(zhì)量因子M²通常用來描述理想衍射限制情況下單色輻射的光束質(zhì)量下降的程度數字技術。在近紅外波段奮戰不懈，即使是成熟的激光技術(shù)市場開拓，也很難實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的超遠(yuǎn)波段輻射束(M²≈1)完成的事情。

在太赫茲頻率(0.1 – 10 THz)下大大提高，光束質(zhì)量和亮度是幾個(gè)特殊的障礙。首先逐步顯現，太赫茲產(chǎn)生效率和產(chǎn)生的脈沖能量較低更默契了。第二先進技術，對(duì)于太赫茲而言，高亮度的輻射從本質(zhì)上來說比短波長(zhǎng)的輻射更難達(dá)到不要畏懼。例如服務為一體，對(duì)于給定的功率，1太赫茲的單周期激光脈沖的大亮度比利用1/λ²依賴性的典型近紅外頻率(300 THz)的等效亮度低5個(gè)數(shù)量級(jí)逐漸顯現。后全會精神，多倍頻程跨太赫茲脈沖的光束成像和聚焦比其他波長(zhǎng)范圍的光束成像和聚焦要差一些。

近拓展基地，強(qiáng)THz源向≈0.1GVm^-1場(chǎng)強(qiáng)度的發(fā)展使得*觀測(cè)到非線性輕物質(zhì)相互作用集中展示、絕緣體-金屬過渡的感應(yīng)和DNA損傷的原因。然而體系流動性，從超快域切換到粒子加速探索創新，THz的大量應(yīng)用需要亮度的巨大飛躍來匹配理論預(yù)測(cè)的幾個(gè)GVm^-1量級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)需求。強(qiáng)太赫茲輻射主要是由電子加速器和激光系統(tǒng)產(chǎn)生的實現了超越。雖然前者在強(qiáng)度方面處于地位新產品，但激光器的可用性和多功能性在時(shí)間分辨的太赫茲高場(chǎng)科學(xué)中占主導(dǎo)地位。的強(qiáng)太赫茲脈沖技術(shù)橋梁作用，利用飛秒激光脈沖放大長遠所需，是基于激光驅(qū)動(dòng)離子加速運(yùn)動(dòng)，空氣等離子體的出射和無機(jī)材料光學(xué)整流(例如, LiNbO3)和有機(jī)非線性晶體(例如, OH1,DAST讓人糾結，DSTMS)規模。到目前為止，這些系統(tǒng)的峰值場(chǎng)均被限制在0.12-0.5GVm^-1基石之一。此前也報(bào)道了由差頻產(chǎn)生的峰值電場(chǎng)為10.8GVm^-1聯動。然而，在這種強(qiáng)度下共同努力，載頻為30 THz行業內卷，這超出了通常與太赫茲頻率有關(guān)的范圍(0.1-10 THz)≈饾u完善；诰o湊的激光的LiNbO3 THz源提供了目前大的脈沖能量(125 μJ)參與能力，但它要一個(gè)具有復(fù)雜的脈沖前傾斜的非共線泵浦配置來實(shí)現(xiàn)相位匹配。使用LiNbO3所報(bào)告的大磁場(chǎng)僅在較低的脈沖能量(3 μJ)下被證明異常狀況。通過這種非共線抽運(yùn)方案研究，這是太赫茲光束質(zhì)量縮短的直接結(jié)果高效，使得有限衍射聚焦成為一個(gè)難題。當(dāng)共線泵浦的太赫茲脈沖前緣未被開啟時(shí)提高，期望從共線泵浦的太赫茲方案中得到更亮的輻射機構，期望其強(qiáng)度分布與泵浦的分布相似。

在這份文章中,使用傳統(tǒng)和共線太赫茲生成方案適用的基于光學(xué)整流空白區，高效有機(jī)晶體DSTMS協調機製、OH1，我們提出一個(gè)概念基于泵浦脈沖散度控制的太赫茲波前和影像工程達(dá)到的限制的太赫茲脈沖λ³體積形勢。這一過程伴隨著太赫茲強(qiáng)度的顯著上升實踐者。我們觀察到光束在這個(gè)所謂的λ立方區(qū)域中傳播，從而顯著地改變了焦點(diǎn)中沿傳播軸的時(shí)間和光譜特性約定管轄。

對(duì)于我們的THz光源數據，我們使用一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間為65 fs的光學(xué)參量放大器(OPA)系統(tǒng)，在1.5μm和1.35 μm波長(zhǎng)下泵浦小型有機(jī)晶體DSTMS和OH1(詳見方法)發揮。在該方案中顯著，在THz發(fā)射有機(jī)晶體位置泵浦通量保持恒定，采用全反射式望遠(yuǎn)鏡組件調(diào)整泵浦光束的球面波前曲率開放以來。有機(jī)晶體*地適合于太赫茲為他們提供相位匹配太赫茲在1-5 THz范圍(沒有無機(jī)晶體被證明高效的)占，一個(gè)非常高的二階非線性光學(xué)敏感性和240 pmV^-1和高損傷閾值(見方法部分更多的細(xì)節(jié))。

圖1

結(jié)果

太赫茲表征

雖然有效的太赫茲能量提取有機(jī)晶體曾被報(bào)道過,目前工作的推進(jìn)是引入一個(gè)有效方案提高太赫茲波前和梁剖面控制和改進(jìn)的太赫茲光束傳輸?shù)亩啾额l程跨越太赫茲輻射,相差補(bǔ)償?shù)膩碓磥碜杂谠春吞掌澇上窆鈱W(xué)提供了有力支撐。圖1a,b顯示了光泵和在DSTMS晶體后產(chǎn)生的THz的空間輪廓激發創作。泵浦的空間分布直接反映在發(fā)射的太赫茲中。我們的單晶THz源模擬了幾種不規(guī)則形狀和大小的發(fā)射器進一步意見。這是典型不規(guī)則薄有機(jī)晶體和光泵強(qiáng)非均勻性的直接結(jié)果(圖1a增幅最大，請(qǐng)注意，非均勻的強(qiáng)度分布是高能OPAs的相當(dāng)?shù)湫?/span>)的必然要求⊙芯砍晒?？臻g泵浦不規(guī)則性在太赫茲空間分布中更為明顯取得了一定進展，這是因?yàn)樘掌潖?qiáng)度隨泵浦強(qiáng)度的平方而變化完善好，如圖1b所示。目前積極參與，還沒有現(xiàn)成的太赫茲波前校正器問題分析，也沒有直接測(cè)量太赫茲波前的方法。在優(yōu)化方案中交流研討，我們利用了在一階中波前和散度是相關(guān)的這一事實(shí)更加完善。從產(chǎn)生晶體在一定距離z，波前的曲率半徑是由z[1+(ω/(θz))²), ω和θ分別是光斑大小和散度,而高斯光束發(fā)散度是由θ= λ/πω定義的建設應用，λ是波長(zhǎng)支撐作用。雖然點(diǎn)源太赫茲發(fā)射極呈現(xiàn)出球形波前(即強(qiáng)發(fā)散)日漸深入，但大面積發(fā)射極提供接近平面的波前(弱發(fā)散)。理想情況下綜合措施，為了緊密的聚焦可靠保障，一個(gè)目標(biāo)是平面的，頻率無關(guān)的太赫茲波前正好在終聚焦鏡上設計標準。然而開展，由于泵浦強(qiáng)度的不規(guī)則分布和局部晶體的均勻性，這里研究的太赫茲源模擬了幾個(gè)發(fā)射區(qū)的疊加發揮重要帶動作用，體現(xiàn)了具有不同散度的非均勻強(qiáng)度分布和光束傳播特性意向。如圖1b所示，在有機(jī)晶體后文化價值，太赫茲光束強(qiáng)度的變化類似于不同尺寸形式、形狀和散度的模的傳播，這導(dǎo)致在傳播過程中不斷完善，太赫茲光束的分布發(fā)生變化進一步提升。在遠(yuǎn)離源的地方，較小的發(fā)射點(diǎn)的高頻不規(guī)則性被較大的散度沖刷掉營造一處，從而形成更有規(guī)則的強(qiáng)度形狀改革創新。上述定性圖片是通過測(cè)量不同大小發(fā)射區(qū)的太赫茲的散度來支持的(ω₀=0.35、1.05和1.75毫米) 取得顯著成效，在中心頻率為2THz的情況下新模式，計(jì)算出的散度與根據(jù)泵斑尺寸計(jì)算出的散度有很好的一致性。然而不容忽視，由于散度角取決于給定光斑大小的太赫茲頻率組織了，散度的光譜依賴性給凈強(qiáng)度剖面增加了額外的變化。由于這些復(fù)雜的光束特性說服力，完美聚焦于所有頻率(即超過7個(gè)倍頻程)發(fā)射的λ立方體積通過我們的源需要一個(gè)迭代優(yōu)化程序的散度和源位置以及優(yōu)化終聚焦階段搶抓機遇。有關(guān)長(zhǎng)波長(zhǎng)太赫茲頻率和多倍頻程跨越頻率內(nèi)容構(gòu)成了額外的障礙，因?yàn)榇罂讖焦鈱W(xué)是必需的表示。因此全面闡釋，在所有頻率下限制這樣的太赫茲束的太赫茲能量是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

波前校正和聚焦

原則上競爭力所在，一個(gè)平面波前可以通過放置聚焦光學(xué)遠(yuǎn)離發(fā)射器來實(shí)現(xiàn)引人註目。然而，這將導(dǎo)致有限聚焦光學(xué)上的太赫茲能量的顯著損失溝通機製，并伴隨著空間濾波引起的像差攻堅克難。因此，我們采用上文討論的散度控制波前處理方法，直接對(duì)發(fā)射體的太赫茲波前進(jìn)行校正雙向互動。如圖1d所示效率和安，光泵波前彎曲導(dǎo)致產(chǎn)生的太赫茲波前彎曲。對(duì)于特定的頻率和單發(fā)射光斑大小品牌，有一個(gè)的彎曲值來補(bǔ)償發(fā)射的太赫茲光束的自然散度範圍，從而在聚焦系統(tǒng)的輸入處形成準(zhǔn)直的太赫茲光束。該方法與THz光束的快速擴(kuò)展相結(jié)合紮實做，以消除高頻強(qiáng)度調(diào)制空間廣闊。我們使用低f數(shù)光學(xué)(使用1:4望遠(yuǎn)鏡，基于100和200直徑的離軸拋物面鏡)來減少不可避免的像差在未校正的光譜成分提供深度撮合服務。然而服務品質，由于超寬的光譜和在光源處存在多個(gè)不同散度的發(fā)射源，只能通過實(shí)驗(yàn)找到可實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)尺寸的折衷方案組成部分。

為了達(dá)到λ³出射影響，系統(tǒng)地調(diào)整了泵浦光的波前曲率和太赫茲產(chǎn)生平面(晶體位置)，以優(yōu)化太赫茲峰場(chǎng)和光斑尺寸的過程中。這種令人驚訝的簡(jiǎn)單方法是用來達(dá)到物理極限的太赫茲聚焦后發展契機，幾次迭代，這導(dǎo)致了極大的增加的太赫茲亮度和強(qiáng)度促進進步。為了證明我們的方法的先進(jìn)性發力，我們比較了優(yōu)化系統(tǒng)之前(圖1e)和之后(圖1f)的太赫茲光斑大小。光斑的大小是之前使用非lambda立方聚焦方案的四倍迎來新的篇章。值得一提的是共創美好，泵浦波前校正不僅補(bǔ)償了THz光束的散度，還補(bǔ)償了后續(xù)聚焦系統(tǒng)的低階波前像差薄弱點。

圖2 (a)由DSTMS(藍(lán)色)和OH1(紅色并隨時(shí)間變化)產(chǎn)生的太赫茲脈沖的時(shí)間剖面覆蓋範圍。黑色曲線顯示了使用3 THz低通濾波器去除高頻調(diào)制后對(duì)應(yīng)的OH1時(shí)間剖面。綠色曲線顯示了無探針孔聚焦鏡估計(jì)的太赫茲分布積極性。兩種晶體的峰值場(chǎng)分別達(dá)到8.3GVm^-1 (27.7 T)和6.2GVm^-1 (20.7 T)

輸出脈沖特性

通過空氣偏置相干探測(cè)(ABCD)獲取焦腰中產(chǎn)生的脈沖的時(shí)間軌跡奮勇向前，如圖2a所示。峰值場(chǎng)分別為8.3GVm^-1 (27.7 T)和6.2GVm^-1 (20.7 T)實施體系。通過測(cè)量太赫茲脈沖能量組建、光斑大小和電場(chǎng)的時(shí)間演化，以模型無關(guān)的方式獲得了電場(chǎng)強(qiáng)度大幅拓展。在這里提出的lambda立方的情況下發行速度，我們觀察到測(cè)量的單周載流子振蕩速度比之前報(bào)道的相同的DSTMS(具有相似的泵浦脈沖持續(xù)時(shí)間和晶體厚度)更快更加堅強。此外與時俱進，我們?cè)?/span>OH1的時(shí)間軌跡中觀察到高頻振幅調(diào)制。這些觀測(cè)結(jié)果是在衍射極限下，束腰高頻THz分量占光束質(zhì)量改善和聚焦緊密主導(dǎo)地位的方案綜合運用。如我們?cè)诜椒ú糠炙竟┙o，即使使用電光采?/span>(EOS)檢測(cè)也可以觀察到這些高頻特征。圖2b給出了THz發(fā)射在0.1到12 THz之間的光譜振幅實事求是。關(guān)于光譜特征的更多細(xì)節(jié)在方法部分給出進行探討。我們使用非制冷的熱釋電陣列探測(cè)器(NEC公司，23.5 μm像素大小)測(cè)量了THz光斑大小(圖2c,d)服務水平。優(yōu)化波前和聚焦后最新，與DSTMS和OH1相比，1/e²處的平均半徑距離分別為70和59 μm處理方法。當(dāng)我們使用一個(gè)帶孔的離軸鏡(通過探頭光束)時(shí)重要作用，光斑尺寸略大(93，和70μm)習慣，如圖2e,f所示充足。考慮到這些晶體的光譜的積極性，所測(cè)得的光斑尺寸非常小綠色化發展。由于波前控制，使用相同的晶體DSTMS和相似的輸入束尺寸不久前，THz光斑的尺寸比之前報(bào)告的(300 μm)小了四倍多用上了。這種緊密聚焦使太赫茲峰值強(qiáng)度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

圖3

在lambda立方聚焦中能力建設，當(dāng)瑞利長(zhǎng)度小化時(shí)可靠保障，THz的時(shí)間和光譜形狀預(yù)計(jì)將在腰部迅速改變。在圖3a和b中設計標準，我們分別展示了DSTMS和OH1在聚焦位置(z=z₀)周圍傳播(z)方向重建的THz時(shí)間剖面的時(shí)域圖開展。說明了π穿過(z-z₀) >>|z_R|的古依相移，z_R為瑞利長(zhǎng)度發揮重要帶動作用。圖3c,d為|z|>0在(z-z₀)={-4,0,4} mm處的場(chǎng)時(shí)差演化和場(chǎng)強(qiáng)的快速衰減意向。腰部的光譜演變(圖3e-h)顯示，當(dāng)我們接近焦點(diǎn)位置時(shí)至關重要，中心頻率向更高頻率強(qiáng)烈移動(dòng)發展空間。這是λ³聚焦方案的直接結(jié)果深刻內涵，其中光斑大小ω₀對(duì)THz波長(zhǎng)的線性依賴性非常明顯，因?yàn)榈皖l率的λ³體積更大深入闡釋。這些結(jié)果對(duì)比了近關(guān)于太赫茲聚焦于(松散的)非-λ³條件的報(bào)告物聯與互聯。在后一種情況下，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在焦點(diǎn)周圍的光譜變得更寬優勢與挑戰，而中心沒有移動(dòng)。

圖4

光束質(zhì)量和衍射限制聚焦

圖 5 光斑尺寸和場(chǎng)強(qiáng)度表征:對(duì)于不同的截止頻率{2,3,6,9,18}THz (a) DSTMS (b) OH1 (2,3,6,9,18} THz)重要性，聚焦處的歸一化THz點(diǎn)顯示出來又進了一步。(c)在不同的截止頻率下多元化服務體系，從a和b中提取的THz光斑尺寸為全寬-半大值。紅色和藍(lán)色分別為DSTMS和OH1帶動擴大。點(diǎn)和交叉標(biāo)記表示x和y方向持續發展。DSTMS(紅色)和OH1(藍(lán)色)對(duì)應(yīng)的能量擴大。(e) THz峰電場(chǎng)規模設備。(f)測(cè)得的峰通量和峰強(qiáng)度競爭力。在e中製造業，綠色星號(hào)表示的估計(jì)場(chǎng)時(shí)發展基礎，聚焦鏡沒有探針孔被使用。除此之外使命責任，所有的測(cè)量都是用一個(gè)帶洞的聚焦鏡進(jìn)行的。

討論

在lambda立方聚焦方案中有效性，聚焦體積強(qiáng)烈依賴于THz頻率廣泛關註。圖5說明了聚焦強(qiáng)度的這個(gè)lambda立方依賴性就能壓製。采用一組低通濾波器(LPFs)來測(cè)量光斑尺寸隨頻率的變化更優美。正如預(yù)期的那樣成效與經驗，對(duì)于較高的太赫茲組分稍有不慎，光斑尺寸會(huì)單調(diào)地減小規模最大。這是緊密聚焦的結(jié)果最深厚的底氣，高頻分量的強(qiáng)度顯著上升品質，而低頻分量對(duì)整體成像光斑大小的貢獻(xiàn)占主導(dǎo)地位解決問題。雖然這兩種晶體在輻射<2 THz方面表現(xiàn)出相似的趨勢(shì)，但其隨頻率的變化有很大的不同(圖5a,b)智能化。在DSTMS情況下建設，ω₀在3和6 THz的分界線處顯著下降前來體驗，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的更改損耗，以進(jìn)一步增加截止頻率積極影響。這意味著大部分能量集中在低頻(圖5c)，這與圖2所示的ABCD測(cè)量值一致發揮重要作用。相比之下發展目標奮鬥，OH1的能量分布更為廣泛延伸，特別是在6-9THz范圍內(nèi)新趨勢。我們使用校準(zhǔn)過的高萊盒(在我們的光譜范圍內(nèi)幾乎具有頻率無關(guān)的響應(yīng))測(cè)量了相應(yīng)的能量學習。圖5d很好地說明了上述預(yù)測(cè)的能量隨頻率的增加速率。在泵浦能量為3.8mJ和3.5mJ的情況下高效節能，DSTMS的總能量為109 μJ新創新即將到來，OH1的總能量為76μJ(無空鏡損耗)創造性。轉(zhuǎn)換效率分別為2.86%和2.14%規模設備。由于ABCD探測(cè)所需的孔洞尺寸較大充分，所以在多孔鏡上的能量損失約為30%競爭力。

我們測(cè)量了DSTMS和OH1的峰值電場(chǎng)分別為5.4GVm^-1 (17.8 T)和4.4GVm^-1(14.7T)(圖4e)。這些數(shù)值是在小孔徑有機(jī)晶體中得到的狀況，而在大孔徑DSTMS中得到的數(shù)值是0.5GVm^-1。圖4e為使用不同截止頻率的LPF所得到的峰值場(chǎng)建立和完善。高頻元件對(duì)應(yīng)于短脈沖持續(xù)時(shí)間提供了遵循，在我們的案例中，也對(duì)應(yīng)于小的光斑尺寸服務效率。這進(jìn)而導(dǎo)致了更高的場(chǎng)強(qiáng)(圖5e)重要意義。我們估計(jì)DSTMS和OH1的峰通量和強(qiáng)度分別為 {552,610}mJ cm^-2和{38,26}PWm^-2(圖5f)生產製造。后，給出的結(jié)果考慮了整個(gè)光譜范圍高達(dá)18 THz強大的功能。然而，從DSTMS大部分的能量集中在1-5 THz解決方案，我們認(rèn)為這是這項(xiàng)工作重要的部分優勢。在小于5 THz范圍內(nèi)，利用DSTMS獲得了高峰場(chǎng)(3.4GVm^-1, 11.4 T)增產、峰通量(260 mJcm^-2)和峰強(qiáng)度(15.7PWm^-2)便利性，是迄今為止在整個(gè)太赫茲波段報(bào)道的值。如果我們考慮到使用空鏡(非共線探針實(shí)驗(yàn)所需要的)造成的損失，DSTMS的峰值場(chǎng)為8.3GVm^-1 (27.7 T)提供有力支撐，峰值強(qiáng)度為110PWm^-2切實把製度。在這里記錄的峰值場(chǎng)，甚至連太赫茲誘導(dǎo)電離和損傷也可能發(fā)生自行開發。將這種強(qiáng)度與場(chǎng)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合進行部署，將導(dǎo)致強(qiáng)度的又一次巨大飛躍。

綜上所述應用情況，我們已經(jīng)實(shí)驗(yàn)地提出了一種使用低頻超寬帶太赫茲脈沖的λ³太赫茲出射保護好。我們的結(jié)果可能是次在整個(gè)電磁頻譜中演示這樣一個(gè)系統(tǒng)。這種方法使我們能夠達(dá)到迄今為止烈的低頻太赫茲脈沖有很大提升空間，頻率在1-5太赫茲(DSTMS)和18太赫茲(OH1)之間運行好。我們的工作引入了一種基于泵浦波前散度控制的概念，并結(jié)合改進(jìn)的成像方案可能性更大，在基于小規(guī)模有機(jī)晶體的共線泵浦方案中顯著提高太赫茲光束質(zhì)量和太赫茲亮度部署安排。該方法的特強(qiáng)太赫茲輻射為110PWm^-2，場(chǎng)強(qiáng)為8.3GVm^-1和27.7 T關鍵技術。這種緊湊的特強(qiáng)太赫茲源具有如此高的亮度了解情況，將為非線性特強(qiáng)太赫茲在廣泛科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟新的途徑深入。

研究方法

我們的THz源由100-Hz鈦藍(lán)寶石驅(qū)動(dòng)的三級(jí)OPA系統(tǒng)組成技術研究，脈沖持續(xù)時(shí)間在65±5 fs左右。該源用于泵送1.5 μm的小型有機(jī)晶體用于DSTMS(厚度440 μm開展研究，直徑6 mm)和1.35 μm的OH1(厚度480 mm姿勢，直徑10 mm)∈滓蝿?？偟?/span>OPA轉(zhuǎn)換效率為~39%綠色化。考慮到光束的傳輸損耗發展，在這兩種不同波長(zhǎng)下保持穩定，泵浦能量分別為3.8mJ和3.5mJ，這里的測(cè)量是在大能量下進(jìn)行的面向。晶體上泵浦光束的光斑尺寸為1/e²尺寸分別為3.8和4.1 mm支撐作用，對(duì)應(yīng)~23 mJcm^-2的峰值通量，這接近晶體傷害閾值建設項目。晶體的切割和取向被選擇為大的THz產(chǎn)生最為突出。

圖6 聚焦優(yōu)化裝置，圖上用紅色標(biāo)出了優(yōu)化的三個(gè)階段相結合。

圖6顯示了一個(gè)太赫茲裝置與優(yōu)化三個(gè)主要階段的示意圖:(i)泵波前控制階段反射望遠(yuǎn)鏡用于彎曲泵浦脈沖波陣面通過調(diào)整兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡鏡子之間的間距,(2)太赫茲產(chǎn)生的太赫茲發(fā)射面(晶體位置)調(diào)整優(yōu)化的階段聚焦和(iii)使用拋物面鏡快速擴(kuò)束高效化。快速擴(kuò)束有助于小化產(chǎn)生的光束中自然散度的影響為產業發展，從而更好地控制太赫茲波前範圍和領域。由此產(chǎn)生的近平面波前光束通過直徑為2英寸有所增加、焦點(diǎn)距離2英寸的離軸拋物面鏡聚焦在探測(cè)器上。為了減弱太赫茲光束更高要求，我們使用了一組400微米厚的硅晶片(每個(gè)晶片的振幅透射率幾乎與頻率無關(guān)反應能力，為70%)。為了阻擋產(chǎn)生晶體后的剩余OPA光束數字技術，我們使用了三個(gè)截止頻率為18 THz的低通濾波器奮戰不懈，每個(gè)濾波器的帶外阻擋都優(yōu)于0.1%。

產(chǎn)生的太赫茲脈沖的頻譜特征

非線性晶體中光整流產(chǎn)生的太赫茲頻譜取決于有效生成晶體的長(zhǎng)度和泵浦光譜措施。對(duì)于變壓器限制的65 fs泵浦脈沖(半大全寬))大大縮短，理想的太赫茲光譜應(yīng)該反射一個(gè)以5.7 THz為中心的光學(xué)整流頻譜，半大全寬9.5 THz緊密相關。然而更默契了，DSTMS和OH1(大多數(shù)產(chǎn)生太赫茲的晶體)在這個(gè)范圍內(nèi)具有強(qiáng)烈顯著地調(diào)制頻譜的聲子吸收。圖2b顯示了在DSTMS和OH1中產(chǎn)生的THz脈沖的振幅譜培訓。光譜中強(qiáng)烈的特征反映了這個(gè)區(qū)域的聲子共振不合理波動。DSTMS在1.024 THz處有較強(qiáng)的吸收共振。在1-4 THz范圍內(nèi)重要工具，沒有強(qiáng)共振積極拓展新的領域。在4 THz以外，我們沒有找到共振/線性特征的數(shù)據(jù)更優質，但我們觀察到一個(gè)強(qiáng)大的吸收4.9 THz左右,可能來自另一個(gè)共振(圖2)相對開放。OH1顯示更高的譜密度較低的頻率會(huì)隨著至少12 THz譜密度更廣泛的傳播。主要吸收共振發(fā)生在1.45 THz和2.85 THz脫穎而出。在這里拓展應用，我們?cè)俅握也坏疥P(guān)于更高頻率共振的記錄，但從我們的頻譜中結構，我們預(yù)期共振在{4.9,6.3}THz附近管理。在截面輸出脈沖特性方面，我們與以前的文獻(xiàn)進(jìn)行了比較能力建設。說明了雖然我們測(cè)量的探測(cè)器聚焦鏡的f數(shù)不同模樣，但主要光譜記錄的NA幾乎與本文討論的相同。

光斑尺寸成像和校準(zhǔn)

為了對(duì)太赫茲光斑的大小進(jìn)行成像建立和完善，我們使用了NEC公司的微測(cè)熱儀攝像機(jī)提供了遵循。它是目前市場(chǎng)上敏感的THz傳感器。然而大型，制造商聲明頻率范圍是1-7 THz服務效率，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)方法，基于評(píng)估和計(jì)算的結(jié)果沒有保證。我們不知道它被使用在如此高的頻率的任何記錄統籌發展。在從測(cè)量的能量估計(jì)峰值場(chǎng)時(shí)行業內卷，我們考慮了脈沖主瓣的能量和脈沖持續(xù)時(shí)間(峰值場(chǎng)的半周)。

圖7 太赫茲探測(cè)方案逐漸完善。DSTMS(a,b)測(cè)得的太赫茲與OH1(c,d)的比較參與能力。藍(lán)色曲線顯示了使用EOS的測(cè)量結(jié)果∈悄壳爸髁?？諝馄孟喔商綔y(cè)測(cè)量用紅色表示充分發揮。對(duì)于OH1，用ABCD過濾掉較高頻率(>3 THz)分量后再進(jìn)行測(cè)量(黑色)充分發揮。

太赫茲?rùn)z測(cè)

在整個(gè)工作過程中選擇適用，我們使用了兩種不同的檢測(cè)方案:ABCD和EOS。對(duì)于EOS設計，我們使用厚度為100 μm的間隙晶體業務指導。我們比較了50 μm的時(shí)間軌跡，得到了相同的軌跡就此掀開，但我們使用了較厚的一個(gè)長足發展，以避免內(nèi)部反射。兩種技術(shù)測(cè)得的脈沖的比較如圖7所示穩步前行。

相關(guān)產(chǎn)品：

>>太赫茲濾波片

>>太赫茲相機(jī)

>>太赫茲晶體

>>太赫茲元件