Nemlineáris optika és spektroszkópia a THz (távoli infravörös) tartományon = Nonlinear optics and spectroscopy on the THz (far-infrared) range

Hebling, János and Almási, Gábor and Fülöp, József András and Groma, Géza and Kuhlevszkij, Szergej and Makkai, Géza and Mechler, Mátyás Illés and Pálfalvi, László (2012) Nemlineáris optika és spektroszkópia a THz (távoli infravörös) tartományon = Nonlinear optics and spectroscopy on the THz (far-infrared) range. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 76101_ZJ1.pdf Download (315kB) | Preview

Abstract

Felépítettük az első magyarországi THz-es laboratóriumot. Ez egy nem OTKA forrásból vásárolt, 1 mJ energiájú impulzusok 1 kHz-el történő előállítására alkalmas diódapumpált szilárdtest lézeren alapul. Ezeknek az impulzusoknak az optikai egyenirányításával nagyobb, mint 0.5 mikroJ energiájú egyciklusú THz-es impulzusokat állítunk elő. Ezekkel nemcsak lineáris időbeli terahertzes spektroszkópiai (TDTS) méréseket, hanem nemlineáris TDTS méréseket is tudunk végezni. Modellszámításokkal megmutattuk, hogy a korábban használtnál hosszabb pumpáló lézerimpulzusokkal (jelentősen nagyobb hatásfokkal) jelentősen nagyobb THz-es impulzusenergiák érhetők el. Ezt az elméleti eredményt kísérletileg bizonyítottuk, 125 mikroJ (világrekord) energiájú THz-es impulzusokat állítottunk elő. A modellszámítások szerint a kristály hűtése további jelentős energianövekedést fog eredményezni. Megterveztünk egy kontaktrácsos elrendezést, amellyel több mJ energiájú THz-es impulzusokat lehet majd előállítani. Ezek fókuszálásával várhatóan 100 MV/cm térerősséget is el lehet majd érni. Modellszámításokkal megmutattuk, hogy több 10 MV/cm maximális térerősségű THz-es impulzusokkal többszázszorosan meg lehet növelni a magas-harmonikus keltés hatásfokát a levágási frekvencia közelében, el lehet érni, hogy csak egy attoszekundumos impulzus keletkezzen pumpáló ciklusonként, 100 fs hosszú 10 fC töltésű relativisztikus elektroncsomagot össze lehet nyomni 100 as-ra. | The first Hungarian THz laboratory has been built up. It is based on a DPSS pump laser with 1 mJ pulse energy and 1 kHz repetition rate (purchased from non-OTKA funding). By OR of these pump pulses, single-cycle THz pulses with larger than 0.5 ?J energy have been generated. These THz pulses can also be used to nonlinear time-domain THz spectroscopy (TDTS) measurements, besides linear TDTS measurements. We have shown by model calculations that by using pump pulses with pulse duration longer than used previously, the THz pulse energy can be significantly increased with a simultaneous increase of the THz generation efficiency. This theoretical prediction has been experimentally verified. We have generated THz pulses with the highest so far 125 ?J energy. Our calculations predict additional substantial increase in the THz energy by cooling the nonlinear crystal. A contact grating setup has been designed, which will enable the generation of THz pulses with multi-mJ energy. 100 MV/cm peak electric field is expected by focusing these THz pulses. We have shown by model calculations that the efficiency of high-order harmonic generation in the cut-off region can be increased several 100 times by using THz pulses with multi-10-MV/cm peak electric field. Also, in such a THz-assisted scheme, single attosecond pulses can be generated in each optical cycle of the driving field. 100 fs long relativistic electron bunches with 10 fC charge can be compressed to 100 as.

Actions (login required)

Edit Item