研究目的
研究非线性晶体厚度对不同激光脉冲参数下双色激光脉冲诱导气体等离子体产生太赫兹辐射的影响。
研究成果
考虑激光器和装置参数来选择合适的晶体参数，是从双色激光脉冲诱导气体等离子体产生太赫兹辐射的关键。最佳非线性晶体厚度被发现取决于基频激光脉冲能量、脉冲持续时间、中心波长以及非线性晶体与焦点之间的距离。
研究不足
该研究聚焦于非线性晶体厚度对太赫兹波产生效率的影响，但未探究其他可能影响产生过程的潜在因素。
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[IEEE 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 不同激光脉冲参数下双色激光脉冲电离气体产生太赫兹辐射的最优非线性晶体厚度理论研究
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DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8871686
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
双色激光脉冲诱导气体等离子体产生太赫兹（THz）辐射是自探索以来一直备受关注的研究课题。这是一种桌面级的强效远红外波段光谱分析工具。该技术可在距离激光系统超过100米的远程位置产生太赫兹辐射，并具备相应的远程探测能力。此外，太赫兹光谱技术能够以非破坏性方式识别化学物质。结合上述特性，该技术成为远程非破坏性检测毒品、毒物和爆炸物的有力工具。但双色激光脉冲诱导气体等离子体产生的太赫兹辐射存在效率较低的缺陷。过去二十年间已有大量文献致力于提升该方法效率：实验证明频谱整形基波束能有效调控太赫兹场特性；采用阶梯相位板可使太赫兹强度提升两倍；组合基波、二次谐波和三次谐波束也能提高太赫兹脉冲产生效率；增大基波激光脉冲波长被证实可改善产生效率。本文研究了非线性晶体厚度对双色激光脉冲诱导气体等离子体太赫兹产生的影响（如图1所示），发现在给定基波脉冲能量和脉宽条件下存在使太赫兹产生效率最优的非线性晶体厚度值——当晶体厚度小于最优值时，二次谐波产生效率下降会导致太赫兹效率降低；当晶体厚度大于最优值时，材料色散会同时削弱基波及其二次谐波的峰值功率进而降低太赫兹效率。我们进一步考察了该最优非线性晶体厚度随基波激光脉冲能量、脉宽、中心波长及晶体与焦点距离的变化关系，发现上述参数均对最优厚度具有显著影响。结论表明：根据激光器参数和系统配置选择合适的晶体参数，是实现双色激光脉冲诱导气体等离子体高效产生太赫兹辐射的关键所在。
作者：
Roland Flender，Adam Borzsonyi，Viktor Chikan
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