カスケードプロセスを用いた高電界テラヘルツパラメトリック発生器の開発

采用级联工艺开发高电场太赫兹参量发生器

基本信息

批准号：
22KJ1596
负责人：
嶺颯太
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1596/
关键词：
テラヘルツ波非線形光学

项目摘要

我々が開発している光注入型テラへルツパラメトリック発生器 (is-TPG)はテーブルトップサイズでありながら巨大な自由電子レーザーを凌駕する100 kW という高強度THz 波パルスを発生し、単一周波数発振かつ広帯域周波数可変性(0.4から5.0 THz)を有する。現在is-TPGでは、強い励起光が起こすカスケードプロセスにより発生する高次ストークス光へのエネルギー流出が、変換効率向上に向けた課題である。本研究は、高次ストークス光が結晶励起することで発生するカスケードテラヘルツ波を結晶外部に取り出すことで、is-TPGの励起光からテラへルツ波への変更効率向上を目指し、高電界テラへルツ波発生を実現するものである。カスケードテラへルツ波は通常発生するテラヘルツ波と同一周波数であり、結晶外部に取り出せれば大幅な変換効率向上が見込まれるが、角度位相整合条件により結晶深部で発生するため、結晶の大きな吸収ロスにより外部への取り出しは従来困難と考えられていた。今年度は、高強度光注入光の導入と励起光の結晶端面で全反射する手法を導入し、カスケードプロセス発生位置を結晶浅部にシフトすることで初めてis-TPGからのカスケードテラヘルツ波を観測した。現状発生したカスケードテラヘルツ波は、高効率に多段的なパラメトリック増幅をされていないため、来年度は、結晶角度等の最適化を行い、カスケードテラヘルツ波の高強度化を目指す。

我们正在开发的光学注射的Terrahertz参数发生器（IS-TPG）是桌面尺寸，但产生了100 kW的高强度THZ波脉冲，超过了巨大的免费电子激光器，并且具有单频率振荡和宽带频率可变性（0.4至5.0 THz）。当前，使用IS-TPG，能量流动到高阶Stokes Light，这是由强烈的激发光引起的级联过程产生的，这是一个旨在提高转化效率的问题。这项研究旨在提高从IS-TPG的激发转换为通过高阶Stokes Light to to Crystal的晶体激发产生的Terahertz波的效率，并实现了高视野Terahertz波的产生。 Cascade Terrahertz波的频率与正常产生的Terahertz波的频率相同，并且如果可以在晶体外提取它们，则预计它将显着提高转化率效率，但是由于它们发生在晶体的深层部分，因此由于先前被认为由于较大的吸收损失而被认为很难将晶体提取到外部。今年，我们引入了一种方法，该方法在激发光的晶体边缘表面引入了高强度的光注射光和完全反射，并将级联过程的生成位置转移到了晶体的浅处，从而第一次观察了cascade terahertz波。由于当前生成的级联Terahertz波并非高效且多阶段的参数放大，因此明年我们将旨在优化晶体角并增加级联Terahertz波的强度。