Uma nova publicação da Avanços Opto-Eletrônicos considera um pulso de laser de mais de 20 μJ THz gerado a 1 kHz em meio de gás.
A ciência e a tecnologia de Terahertz (THz) receberam ampla atenção de pesquisadores científicos de todo o mundo nos últimos 20 anos devido ao seu potencial de aplicação prospectiva em imagens de segurança, diagnóstico médico, militar, comunicações sem fio e astronomia. No entanto, o desenvolvimento de fontes de radiação THz de banda larga de alta potência tem sido uma tarefa desafiadora nos campos mencionados acima.

Entre as várias fontes de radiação THz, a fonte de radiação THz baseada em filamento de laser de femtossegundo tem as vantagens de banda larga (~200 THz), alta amplitude (100 MV/cm) e nenhuma limitação do limiar de dano. Além disso, o método de geração de THz baseado na filamentação a laser de femtossegundos confina a onda THz dentro do filamento, o que pode eliminar a difração e absorção durante a propagação da onda THz na atmosfera e possibilitar a entrega remota da onda THz.

O esquema de geração THz baseado na filamentos a laser de femtosegundo de duas cores tem maior eficiência de conversão de energia do que o uso de laser de femtosegundo de cor única. Neste esquema, a intensidade, largura de banda, polarização e outras características da radiação THz podem ser afetadas por muitos parâmetros do laser, incluindo o atraso temporal, dispersão, polarização, comprimento de onda, afastamento espacial dos campos de duas cores. Mesmo as espécies de gás ambiente também desempenham um papel crucial. Para desenvolver uma fonte de radiação THz eficiente, todos esses parâmetros precisam ser cuidadosamente projetados e manipulados.

O grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Weiwei Liu da Universidade de Nankai usou laser de femtosegundo com energia de pulso único de 6 mJ para gerar a filamento de laser de duas cores pela duplicação da frequência do laser fundamental por meio de um cristal β-BBO. Os feixes de laser de duas cores alcançam a sobreposição espaço-temporal perfeita através de um cristal α-BBO inclinado. Enquanto isso, uma placa de comprimento de onda duplo foi usada para fazer com que os feixes de laser de duas cores tivessem a polarização idêntica. A energia do pulso THz gerado a partir do filamento do laser em argônio pode ser de até 21 μJ e a eficiência de conversão THz correspondente chega a 0,35%.

Neste trabalho, foi investigada experimentalmente a influência da espécie de gás ambiente na eficiência de geração de THz pela filamentação a laser de duas cores. Os resultados experimentais mostram que a maior eficiência de conversão da radiação THz é alcançada no gás argônio. A relação entre o ângulo de inclinação do α-BBO e a potência THz gerada no argônio também foi investigada. O α-BBO com ângulo de inclinação ideal e espessura pré-projetada pode compensar simultaneamente o atraso de tempo e o afastamento espacial dos feixes de laser de duas cores, desempenhando um papel crítico na melhoria da eficiência de geração da onda THz. Este trabalho de pesquisa alcançou um grande avanço na eficiência de conversão de energia da onda THz gerada pela filamentação a laser de femtossegundos de duas cores, que é de grande importância para o estudo de fontes de THz de alta intensidade e a exploração da interação entre o feixe forte de THz e os materiais . + Explorar mais

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