Une nouvelle publication de Avancées optoélectroniques considère une impulsion laser de plus de 20 μJ THz générée à 1 kHz dans un milieu gazeux.
La science et la technologie du térahertz (THz) ont reçu une attention considérable de la part des chercheurs scientifiques du monde entier au cours des 20 dernières années en raison de son potentiel d’application potentiel dans l’imagerie de sécurité, le diagnostic médical, l’armée, les communications sans fil et l’astronomie. Cependant, le développement d’une source de rayonnement THz à large bande à haute puissance a été une tâche difficile dans les domaines mentionnés ci-dessus.
Parmi les différentes sources de rayonnement THz, la source de rayonnement THz basée sur un filament laser femtoseconde présente les avantages d’une large bande (~ 200 THz), d’une amplitude élevée (100 MV/cm) et d’aucune limitation de seuil de dommage. De plus, la méthode de génération THz basée sur la filamentation laser femtoseconde confine l’onde THz à l’intérieur du filament, ce qui peut éliminer la diffraction et l’absorption lors de la propagation de l’onde THz dans l’atmosphère et rendre possible la délivrance à distance de l’onde THz.
Le schéma de génération THz basé sur la filamentation laser femtoseconde bicolore a une efficacité de conversion d’énergie supérieure à celle utilisant un laser femtoseconde monochrome. Dans ce schéma, l’intensité, la bande passante, la polarisation et d’autres caractéristiques du rayonnement THz peuvent être affectées par de nombreux paramètres laser, notamment le retard temporel, la dispersion, la polarisation, la longueur d’onde, l’écart spatial des champs bicolores. Même les espèces de gaz ambiants jouent également un rôle crucial. Afin de développer une source de rayonnement THz efficace, tous ces paramètres doivent être soigneusement conçus et manipulés.
Le groupe de recherche dirigé par le professeur Weiwei Liu de l’université de Nankai a utilisé un laser femtoseconde avec une énergie d’impulsion unique de 6 mJ pour générer la filamentation laser bicolore en doublant la fréquence du laser fondamental via un cristal β-BBO. Les faisceaux laser bicolores réalisent le chevauchement spatio-temporel parfait grâce à un cristal α-BBO incliné. Pendant ce temps, une plaque à double longueur d’onde a été utilisée pour que les faisceaux laser bicolores aient la même polarisation. L’énergie de l’impulsion THz générée à partir du filament laser dans l’argon peut aller jusqu’à 21 μJ et le rendement de conversion THz correspondant atteint 0,35 %.
Dans ce travail, l’influence des espèces de gaz ambiants sur l’efficacité de génération de THz par la filamentation laser bicolore a été étudiée expérimentalement. Les résultats expérimentaux montrent que l’efficacité de conversion la plus élevée du rayonnement THz est obtenue dans le gaz argon. La relation entre l’angle d’inclinaison de α-BBO et la puissance THz générée dans l’argon a également été étudiée. L’α-BBO avec un angle d’inclinaison optimal et une épaisseur préconçue peut compenser simultanément le retard temporel et la distance spatiale des faisceaux laser bicolores, jouant un rôle essentiel dans l’amélioration de l’efficacité de génération de l’onde THz. Ce travail de recherche a réalisé une percée dans l’efficacité de conversion d’énergie de l’onde THz générée par la filamentation laser femtoseconde bicolore, ce qui est d’une grande importance pour l’étude des sources THz à haute intensité et l’exploration de l’interaction entre le faisceau THz fort et les matériaux. .
Zhiqiang Yu et al, efficacité de conversion d’impulsions THz de 0,35 % obtenue par filamentation laser femtoseconde Ti:saphir dans de l’argon à un taux de répétition de 1 kHz, Avancées optoélectroniques (2022). DOI : 10.29026/oea.2022.210065
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