文 章 搜 索
 
最新 NEW10
1  太赫兹研究动态&nb
2  清华大学工程物理系唐
3  用于太赫兹辐射的激光
4  使用石墨烯晶体管进行
5  2022太赫兹科技发
6  改变集成芯片上量子光
7  借助新型显微镜,对有
8  紫金山天文台等实现首
9  太赫兹通信在无人机网
10  太赫兹技术在水泥基材
热门 TOP10 点击
 太赫兹科学技术的新发 69339
 (2011.10-2 62543
 第五届全国太赫兹科学 45077
 (2011.7-20 35670
 (2012.10-2 32611
 (2011.4-20 29811
 基于光学方法的THz 26740
 石墨烯在微波光子学中 26293
 (2012.04-2 25369
 2007年国际红外与 24984
     文 章 新 闻 中 心
空气中双色激光丝化过程中的反相关等离子体和太赫兹脉冲的产生
发布时间:2022-11-08 18:20:21 阅读:163

来源:Ultrafast Science;电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 周逸龙 编译

实验设置的方案。来源:Ultrafast Science

    飞秒激光脉冲诱导气体等离子体产生的强太赫兹(THz)波因其谱线带宽超宽、电场强度高和无材料损伤阈值等优点而受到广泛关注。然而,丝化过程中丰富的、多维的跨尺度光物质相互交织、相互作用、相互制约,这不仅使太赫兹辐射的物理机制受到争议,也限制了太赫兹波产生的优化技术。

    虽然双色激光场丝化产生的太赫兹波与空气等离子体密度呈正相关这一结论被引用最多,但南开大学刘伟伟教授课题组和北海道大学Hiroaki Misawa教授课题组的研究表明,1600 nm + 800 nm双色激光丝化过程中,太赫兹辐射强度和等离子体密度呈负相关。处于激发态的氮气分子的电子捕获被认为是等离子体密度下降的原因,而增强的太赫兹辐射则归因于较高的电子漂移速度。

    通过调节1600 nm和800 nm激光之间的时间延迟,测量等离子体密度,发现在零延迟附近有一个最小值。等离子体密度与太赫兹波辐射强度之间的负相关关系进一步揭示了太赫兹辐射强度在最小的等离子体密度下达到最大值。

    氮分子的电子能级是用DFT方法建模的。由于1600 nm激光的光子能量为0.78 eV,而氮分子的振动能量为0.2 eV,所以当电子能隙约为0.78±0.2 eV时,1600 nm激光可能引起共振。当氮气同时被1600 nm和800nm双色激光场激发时,电子将被送到LUMO+7能级。

(a) 丝状等离子体密度与双色场延时的关系(Δt1); (b) 实验中产生的太赫兹效率作为Δt1 的函数用黑色实线表示,经验模型模拟的太赫兹相对强度用蓝色虚线表示。在z=2.7 mm处测量的不同延迟的自由电子密度用红色虚线表示。来源: Ultrafast Science

(a)计算了氮分子的电子能级;(b)净电流Jnet的变化作为Δt1的函数。来源:Ultrafast Science

    此外,LUMO+6和LUMO+7之间的能量差相当于1600 nm光子的能量。因此,1600 nm激光可能会诱发这两个能级之间的共振以捕获电子,从而导致了零延迟时等离子体密度的下降。值得注意的是,虽然当Δt1较小时,等离子体中的自由电子密度有一个最小值,但Jnet仍有可能达到峰值,从而辐射出最高的太赫兹脉冲能量。由双色激光场加速的漂移速度已被证实在太赫兹脉冲产生过程中起主导作用。

    研究结果不仅阐明了电子漂移速度和等离子体密度在丝化太赫兹辐射中的相对重要性,而且指出了传统光电流模型的局限性。该结果对优化双色激光丝化产生强太赫兹波具有重要意义。此外,还提出了关于丝化过程中光学电离机制的新问题。

    该项研究发表在 Ultrafast Science中。

 
 

    太赫兹研发网    太赫兹科学与技术在线杂志    电子学会太赫兹分会 打印本页 | 关闭窗口

版权所有© 2006-2022 太赫兹研发网 www.thznetwork.org.cn
网站地址:四川省成都市成华区建设北路二段四号 邮编:610041
蜀ICP备06010246号-1