Shanghai Institute of Optics And Precision Machinery (SIPM) boekt vooruitgang in onderzoek naar Terahertz-lichtbronnen met een sterk veld op basis van organische kristallen

Onlangs heeft het State Key Laboratory of Intense-Field Laser Physics (SGLIPM) van het Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), vooruitgang geboekt in het onderzoek naar terahertz-lichtbronnen met intens veld op basis van organische kristallen. De gerelateerde onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Optics Express onder de titel Generation and characterization of intense terahertz pulses from DSTMS crystal.
Terahertz-golven zijn waardevol in fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, maar ook in informatie- en andere toepassingen vanwege hun unieke frequentie- en tijdkarakteristieken. Wanneer de terahertz-veldsterkte de orde van MV/cm bereikt, kan ultrasnelle modulatie van materiaaleigenschappen worden gerealiseerd, inclusief de modulatie van fundamentele eigenschappen zoals elektronen, fononen, spins, enz., evenals het induceren van faseovergangen in materialen. Lange tijd is het gebrek aan technologie voor het genereren van terahertz-golven met een sterk veld de belangrijkste factor die de brede toepassing ervan beperkt. Met de ontwikkeling van lasertechnologie biedt het optische rectificatie-effect in lasergestuurde kristallen met ultrakorte puls een betrouwbare oplossing voor het genereren van terahertz-golven met een sterk veld.
Gebaseerd op de nieuwe generatie geïntegreerde experimentele apparaten voor ultra-intensieve ultrakorte pulslasers van het Shanghai Institute of Optics and Mechanics (SIOME), maakt het werk gebruik van hoogenergetische infraroodlasers om het optische rectificatie-effect in organische kristallen DSTMS aan te sturen, en verkrijgt het sterke veld-terahertzgolf met een enkele pulsenergie van 175 μJ en een piekveldsterkte van 17 MV/cm door de faseaanpassingsomstandigheden te optimaliseren, met een energieconversie-efficiëntie van 2 procent en het frequentiespectrum van 0.{{ 9}}.5 THz. De onderzoekers gebruikten elektro-optische bemonstering, spectrale analyse en andere middelen om systematisch de kenmerken van terahertz-golven te analyseren in het tijdsdomein, het frequentiedomein en de afhankelijkheid van de pompvermogensdichtheid. Dit werk bevordert het onderzoek naar lichtbronnen met een sterk veld in de terahertz-band en biedt een uitstekende drijvende lichtbron voor modulatie van fysieke eigenschappen van terahertz met een sterk veld.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (NSFC), het Instrumentation Development Program van de Chinese Academy of Sciences (CAS), het Talent Introduction Program van CAS en het Stable Support Program voor jonge teams in fundamenteel onderzoek van CAS .

Generatie en karakterisering van terahertz-golven met een sterk veld. (a) terahertz-tijddomeingolfvorm; (b) terahertz-spectrum; (c) afhankelijkheid van terahertz-energie en conversie-efficiëntie van de vermogensdichtheid van de pomp.