大幅度提高納秒太赫茲參量源輸出能量和效率的研究

《大幅度提高納秒太赫茲參量源輸出能量和效率的研究》是依託山東大學，由張行愚擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大幅度提高納秒太赫茲參量源輸出能量和效率的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張行愚
• 依託單位：山東大學

中文摘要

太赫茲(THz)參量源是重要的不可或缺的THz輻射源。它的優點很突出，如具有類雷射特性，可調諧運轉，譜線寬度窄，長久耐用，室溫運轉等。它的缺點很明顯，即脈衝能量和轉化效率低。本項目在分析造成THz參量源輸出能量和效率低原因的基礎上，擬探討大幅度提高THz參量源輸出能量和效率的措施。將利用THz參量振盪器(TPO)和表面垂直發射式THz參量發生器(TPG)相結合的系統，先由TPO產生能量儘量大的Stokes脈衝，再將該Stokes脈衝作為大面積TPG的種子注入，通過保證泵浦脈衝與Stokes脈衝時間和空間上匹配、選用板條狀非線性晶體獲得多束THz波輸出等措施，達到以下目標：獲得納秒THz脈衝能量1 mJ以上，相對於目前表面垂直發射式TPO，輸出能量提高1000倍以上，效率提高10倍以上。建立相應的理論模型，為這種THz參量源的設計提供理論工具。為更高能量和效率THz脈衝的獲得提供理論依據。

結題摘要

太赫茲(THz)參量源是重要的不可或缺的THz輻射源。它的優點很突出，如具有類雷射特性，可調諧運轉，譜線寬度窄，長久耐用，室溫運轉等。它的缺點很明顯，即脈衝能量和轉化效率低。本項目在分析造成THz參量源輸出能量和效率低原因的基礎上，利用THz參量振盪器(TPO)和表面垂直發射式THz參量發生器(TPG)相結合的系統，先由TPO產生能量儘量大的Stokes脈衝，再將該Stokes脈衝作為大面積TPG的種子注入，通過保證泵浦脈衝與Stokes脈衝時間和空間上匹配等措施，大幅度提高太赫茲參量源的輸出能量和轉化效率。主要研究內容包括：(A) 利用THz參量振盪器獲得高能量、大脈衝寬度Stokes光脈衝的研究。(B) Stokes脈衝注入的表面垂直發射式THz參量發生器性能研究。(C) Stokes脈衝注入的板條狀MgO:LiNbO3晶體多點輸出THz參量發生器性能研究調諧特性研究。(D) THz參量源的理論研究。(E) 大能量太赫茲脈衝的獲得。當泵浦能量是2.26 J時，獲得的最大太赫茲脈衝能量為114 微焦，比原來太赫茲參量振盪器的輸出脈衝能量提高了110倍。相應的轉化效率為5.04*10^(-5)，比原來太赫茲參量振盪器的轉化效率提高到5倍。並為種子注入的THz參量發生器建立了理論模型，數值模擬結果與實驗結果基本相符。還探索了一些新的太赫茲參量源材料。