Эффективная оптико-терагерцовая конверсия в условиях неколлинеарного фазового синхронизма

• Автор: Машкович, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Черенковская генерация терагерцовых волн в структуре Бьпризма/слой 1л1ЧЬОз/воздух при накачке фемтосекундными лазерными импульсами наноджоульной энергии

1.1. Схема генерации и теоретическая модель

1.2. Расчет поля излучения и эффективности оптико-терагерцовой

конверсии

1.3. Описание экспериментальной установки

1.4. Экспериментальные результаты

1.5. Выводы
Глава 2. Динамическая теория генерации терагерцового излучения фемтосекундными лазерными импульсами со скошенным фронтом интенсивности

2.1. Модель и основные уравнения

2.2. Предельный случай планарного импульса накачки
2.2.1. Асинхронный режим генерации
2.2.2. Синхронный режим генерации
2.2.3. Сравнение генерации в СаАы и ГЛЧЬОз
2.3. Генерация импульсом накачки конечного поперечного размера
2.3.1. Эффект поперечного выбегания
2.3.2. Структура терагерцового поля
2.3.3. Эффективность оптико-терагерцовой конверсии
2.4. Выводы

Глава 3. Терагерцовая генерация фемтосекундными лазерными импульсами со скошенным фронтом интенсивности в схеме с контактной дифракционной решёткой
3.1. Модель и приближения
3.2. Анализ эффективности оптико-терагерцовой конверсии
3.3. Выводы
Глава 4. Генерация узкополосного терагерцового излучения двухчастотными лазерными пучками со скошенными плоскостями равной амплитуды
4.1. Схема генерации и модель
4.2. Основные уравнения, общий вид решения
4.3. Анализ динамики генерации и эффективности конверсии в кристаллах 1лПЬОз и СаАв
4.3.1. Углы скоса и характеристические длины
4.3.2. Генерация в ЫМЬОз при накачке на длине волны 1,3 мкм
4.3.3. Генерация в СаАв при накачке на длине волны 1,55 мкм
4.4. Выводы
Заключение
Литература
Список публикаций по диссертации

Введение
Разработка эффективных методов генерации когерентного электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне частот - актуальная проблема современной прикладной физики. Острая потребность в решении этой проблемы вызвана перспективами широких практических приложений тера-герцового излучения, среди которых важное место занимают терагерцовые методы биомедицинской диагностики, детектирование опасных веществ по их спектральным «отпечаткам пальцев», разработка систем неразрушающего контроля качества фармакологических препаратов и продуктов питания, интроскопия предметов искусства и археологических артефактов, управление химическими реакциями. Сложность проблемы связана с тем, что в терагерцовом диапазоне, расположенном между инфракрасным и СВЧ диапазонами, не применимы хорошо разработанные к настоящему времени принципы генерации оптического и СВЧ излучений.
В последние два десятилетия в результате развития фемтосекундной лазерной техники произошел существенный прогресс в области создания компактных (настольных и даже переносных) источников терагерцового излучения. Распространенным методом терагерцовой генерации стало воздействие фемтосекундными лазерными импульсами на фотопроводящие антенны, полупроводниковые и электрооптические среды, см., например, недавний обзор [1]. Огромное число работ направлено на поиск путей повышения эффективности оптико-терагерцового преобразования.
В настоящее время наиболее эффективными являются два метода нелинейно-оптического преобразования фемтосекундных лазерных импульсов в терагерцовое излучение - это черепковское излучение терагерцовых волн лазерным импульсом в сэндвич-структуре с тонкой сердцевиной из электро-оптического кристалла 1лМЬОз, отражающей подложкой и призменным эле-

л/(со,0) (о.е.)
-90° 0° 90°
0 (град)
Рис. 1.3. (а) Спектрально-угловая плотность терагерцовой энергии в) (относительные единицы) для ту-данм = 100 фс и £±™„м = 50 мкм. (б) ги(ш,в) (относительные единицы) как функция в на частоте максимума ш/(2тг) и 2 ТГц для тРтш = 100 фс и £±еу/нм = 100 мкм (штрихованная кривая), 50 мкм (сплошная кривая) и 25 мкм (точечная кривая).
1 (пс) ш/(2я) (ТГц)
Рис. 1.4. (а) Теоретическая осциллограмма электрического поля Еу(£) в воздухе вблизи центра выходной грани призмы, (б) Соответствующий спектр Еу(ш).