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。

我们正在开发的光注入太赫兹参量发生器（is-TPG）可产生100 kW的高强度太赫兹波脉冲，尽管其尺寸为桌面尺寸，但其功率却超过了巨型自由电子激光器，它具有振荡和宽频率可调性。（0.4 至 5.0 太赫兹）。目前，在is-TPG中，由于强激发光引起的级联过程导致能量泄漏到高阶斯托克斯光，这是提高转换效率的一个问题。本研究旨在通过将高阶斯托克斯光激发晶体产生的级联太赫兹波提取到晶体外部，提高is-TPG激发光转变为太赫兹波的效率，提高is-TPG激发光转变为太赫兹波的效率。 TPG激发光到太赫兹波，从而实现露斯波的产生。级联太赫兹波与通常产生的太赫兹波具有相同的频率，如果可以将它们从晶体中取出，则有望显着提高转换效率，但由于角相位匹配条件，它们是在晶体深处产生的，因此传统上，由于晶体中的吸收损失较大，因此很难将其取出。今年，我们将介绍一种在晶体端面注入高强度光和激发光全反射的方法，通过将级联过程发生位置移动到晶体的浅部，我们将观测级联太赫兹波is-TPG 第一次做到了。目前产生的级联太赫兹波还没有经过高效的多级参量放大，因此明年我们将优化晶体角度等，以提高级联太赫兹波的强度。