Высокочастотный сдвиг и расширение спектра генерации ТГц излучения до 10 ТГц в процессе оптического выпрямления мощного фемтосекундного малопериодного излучения накачки ближнего ИК диапазона в кристалле BNA

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Осуществлена генерация терагерцевого излучения при накачке кристалла BNA фемтосекундным лазерным излучением системы на кристалле Cr:Forsterite с длиной волны 1.24 мкм с длительностью импульса 100 и 35 фс и плотностью накачки на уровне 10 мДж/см2. Достигнутая эффективность генерации составила 0.1 %. Установлено, что уменьшение длительности импульса накачки от 100 до 35 фс приводит к появлению в спектре терагерцевого излучения высокочастотных компонент в области 2.5-6.5 ТГц и 9-10.5 ТГц. Моделирование процесса генерации терагерцевого излучения на основе решения уравнений Максвелла методом FDTD позволило корректно описать измеренные спектры. Формирование широкополосного высокочастотного терагерцевого излучения в продемонстрированной схеме генерации на основе кристалла BNA c накачкой Cr:Forsterite лазерной системой позволяет рассматривать данную схему в качестве альтернативы источникам с накачкой кристалла BNA Ti:Sapphire лазерными системами.

Об авторах

Б. В. Румянцев

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

Н. А. Жидовцев

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

А. В. Пушкин

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

Е. А. Лобушкин

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

П. А. Шулындин

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

Д. З. Сулейманова

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

А. Б. Савельев-трофимов

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

Ф. В. Потёмкин

МГУ имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: rumjancev.bv15@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

Список литературы

  1. Y. Zhang, K. Li, H. Zhao, Frontiers of Optoelectronics 14(1), 4 (2021); issn: 2095-2759, 2095-2767; doi: 10.1007/s12200-020-1052-9; URL: https://link.springer.com/10.1007/s12200-020-1052-9.
  2. S. W. Smye, J. M. Chamberlain, A. J. Fitzgerald, and E. Berry, Phys. Med. Biol. 46(9), R101 (2021); issn: 0031-9155, 1361-6560; doi: 10.1088/0031-9155/46/9/201; URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9155/46/9/201.
  3. L. Yu, L. Hao, T. Meiqiong, H. Jiaoqi, L. Wei, Jinying, C. Xueping, F. Weiling, and Z. Yang, RSC Adv. 9(17), 9354 (2019); issn: 2046-2069; doi: 10.1039/C8RA10605C; URL: http://xlink.rsc.org/?DOI=C8RA10605C.
  4. T. Kampfrath, K. Tanaka, and K. A. Nelson, Nat. Photonics 7(9), 680 (2013); issn: 1749-4885, 1749-4893l; doi: 10.1038/nphoton.2013.184; URL: https://www.nature.com/articles/nphoton.2013.184.
  5. X. C. Zhang, A. Shkurinov, and Y. Zhang, Nat. Photonics 11(1), 16 (2017); issn: 1749-4885, 1749-4893; doi: 10.1038/nphoton.2016.249; URL: https://www.nature.com/articles/nphoton.2016.249.
  6. O. V. Chefonov, A. V. Ovchinnikov, S. A. Romashevskiy, X. Chai, T. Ozaki, A. B. Savel'ev, M. B. Agranat, and V. E. Fortov, Opt. Lett. 42(23), 4889 (2017); issn: 0146-9592, 1539-4794; doi: 10.1364/OL.42.004889; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=ol-42-23-4889.
  7. K. Reimann, Rep. Prog. Phys. 70(10), 1597 (2007); issn: 0034-4885, 1361-6633; doi: 10.1088/0034-4885/70/10/R02; URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/70/10/R02.
  8. R. Lewis, J. Phys. D: Appl. Phys. 47(37), 374001 (2014); issn: 0022-3727, 1361-6463; doi: 10.1088/0022-3727/47/37/374001; URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3727/47/37/374001.
  9. M. Jazbinsek, U. Puc, A. Abina, and A. Zidansek, Appl. Sci. 9(5), 882 (2019); issn: 2076-3417; doi: 10.3390/app9050882; URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/9/5/882.
  10. F. Junginger, A. Sell, O. Schubert, B. Mayer, D. Brida, M. Marangoni, G. Cerullo, A. Leitenstorfer, and R. Huber, Opt. Lett. 35(15), 2645 (2010); issn: 0146-9592, 1539-4794; doi: 10.1364/OL.35.002645; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=ol-35-15-2645.
  11. H. Roskos, M. Thomson, M. Kreß, and T. L¨o er, Laser Photonics Rev. 1(4), 349 (2007); issn: 18638880, 18638899; doi: 10.1002/lpor.200710025; URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.200710025.
  12. T. I. Oh, Y. S. You, N. Jhajj, E. W. Rosenthal, H. M. Milchberg, and K. Y. Kim, New J. Phys. 15(7), 075002 (2013); issn: 1367-2630; doi: 10.1088/1367-2630/15/7/075002; URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/15/7/075002.
  13. T. I. Oh, Y. J. Yoo, Y. S. You, and K. Y. Kim, Appl. Phys. Lett. 105(4), 041103 (2014); issn: 0003-6951, 1077-3118; doi: 10.1063/1.4891678; URL: https://pubs.aip.org/apl/article/105/4/041103/376624/ Generation - of - strong - terahertz - elds - exceeding-8.
  14. D. Kuk, Y. J. Yoo, E. W. Rosenthal, N. Jhajj, H. M. Milchberg, and K. Y. Kim, Appl. Phys. Lett. 108(12), 121106 (2016); issn: 0003-6951, 1077-3118; doi: 10.1063/1.4944843; URL: https://pubs.aip.org/apl/article/108/12/121106/29958/Generation-of-scalable-terahertz-radiation-from.
  15. A. Pushkin, E. Migal, D. Suleimanova, E. Mareev, and F. Potemkin, Photonics 9(2), 90 (2022); issn: 2304-6732; doi: 10.3390/photonics9020090; URL: https://www.mdpi.com/2304-6732/9/2/90.
  16. C. N. Danson, C. Haefner, J. Bromage et al. (Collaboration), High Power Laser Science and Engineering 7, e54 (2019); issn: 2095-4719, 2052-3289; doi: 10.1017/hpl.2019.36; URL: https://www.cambridge.org/core/product/identifier/S2095471919000367/type/journal_article.
  17. C. D'Amico, A. Houard, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz, A. Couairon, and V.T. Tikhonchuk, Phys. Rev. Lett. 98(23), 235002 (2007); issn: 0031-9007, 1079-7114; doi: 10.1103/PhysRevLett.98.235002; URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.98.235002.
  18. H. Hirori, A. Doi, F. Blanchard, and K. Tanaka, Appl. Phys. Lett. 98(9), 091106 (2011); issn: 0003-6951, 1077-3118; doi: 10.1063/1.3560062; URL: https://pubs.aip.org/apl/article/98/9/091106/562284/ Single - cycle - terahertz - pulses - with - amplitudes.
  19. C.P. Hauri, C. Ruchert, C. Vicario, and F. Ardana, Appl. Phys. Lett. 99(16), 161116 (2011); issn: 0003-6951, 1077-3118; doi: 10.1063/1.3655331; URL: https://pubs.aip.org/apl/article/99/16/161116/341147/ Strong - field - single - cycle - THz - pulses - generated - in.
  20. C. Vicario, M. Jazbinsek, A.V. Ovchinnikov, O.V. Chefonov, S. I. Ashitkov, M. B. Agranat, and C. P. Hauri, Opt. Express 23(4), 4573 (2015); issn: 1094-4087; doi: 10.1364/OE.23.004573; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=oe-23-4-4573.
  21. C. Vicario, C. Ruchert, and C. Hauri, J. Mod. Opt. 62(18), 1480 (2015)); issn: 0950-0340, 1362-3044; doi: 10.1080/09500340.2013.800242; URL: http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/09500340.2013.800242.
  22. Д. З. Сулейманова, Н.А.Жидовцев, Ф.В. Потемкин, Письма в ЖЭТФ 115(1), 71 (2022); issn: 0370274X; doi: 10.31857/S1234567822020021; URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47484139.
  23. M. Shalaby, C. Vicario, K. Thirupugalmani, S. Brahadeeswaran, and C. P. Hauri, Optics Letters 41(8), 1777 (2016); issn: 0146-9592, 1539-4794; doi: 10.1364/OL.41.001777; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=ol-41-8-1777.
  24. K. Shibuya, K. Nawata, Y. Nakajima, Y. Fu, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, T. Yasui, and H. Minamide, Appl. Phys. Express 14(9), 092004 (2021); issn: 1882-0778, 1882-0786; doi: 10.35848/1882-0786/ac1a48; URL: https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1882-0786/ac1a48.
  25. A. Sinko, I. Ozheredov, E. Rudneva, V. Manomenova, N. Kozlova, N. Lobova, A. Voloshin, J.-L. Coutaz, and A. Shkurinov, Electronics 11(17), 2731 (2022); issn: 2079-9292; doi: 10.3390/electronics11172731; URL: https://www.mdpi.com/2079-9292/11/17/2731.
  26. K. Miyamoto, S. Ohno, M. Fujiwara, H. Minamide, H. Hashimoto, and H. Ito, Opt. Express 17(17), 14832 (2009); issn: 1094-4087; doi: 10.1364/OE.17.014832; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=oe-17-17-14832.
  27. H. Zhao, Y. Tan, T. Wu, G. Steinfeld, Y. Zhang, C. Zhang, L. Zhang, and M. Shalaby, Appl. Phys. Lett. 114(24), 241101 (2019); issn: 0003-6951, 1077-3118; doi: 10.1063/1.5098855; URL: https://pubs.aip.org/apl/article/114/24/241101/594347/ Efficient - broadband - terahertz - generationfrom.
  28. Б. В. Румянцев, А.В. Пушкин, Д. З. Сулейманова, Н.А. Жидовцев, Ф.В. Потемкин, Письма в ЖЭТФ 117(8), 571 (2023); doi: 10.31857/S1234567823080025; URL: http://jetpletters.ru/ps/2418/article_35643.shtml.
  29. С.А. Ахманов, С.Ю. Никитин, Физическая оптика, Издательство Московского Университета, М. (2004).
  30. F. Roeder, M. Shalaby, B. Beleites, F. Ronneberger, and A. Gopal, Opt. Express 28(24), 36274 (2020).
  31. K. Yee, IEEE Trans. Antennas Propag. 14(3), 302 (1966); issn: 0018-926X, 1558-2221; doi: 10.1109/TAP.1966.1138693; URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/1138693/.
  32. B. Wei, L. Cao, F. Wang, and Q. Yang, Int. J. Antennas Propag. 2014, 1 (2014); issn: 1687-5869, 1687-5877; doi: 10.1155/2014/216763; URL: https://www.hindawi.com/journals/ijap/2014/216763/.
  33. J. E. Houle and D.M. Sullivan, Electromagnetic simulation using the FDTD method with Python, third edition, Hoboken, NJ, Wiley (2020), 198 с.; ISBN: 978-1-119-56580-2.
  34. M. Farooqui, N. Dixit, A. Mishra, V. Kumar, A.N. Kaul, A.K. Gupta, J. Opt. 43(2), 137 (2014)l; issn: 0972-8821, 0974-6900; doi: 10.1007/s12596-014-0184-y; URL: http://link.springer.com/10.1007/s12596-014-0184-y.
  35. A. Voronin and A. Zheltikov, Sci. Rep. 7(1), 46111 (2017).
  36. Z. Wang, W. Sun, A. Chen, I. Kosilkin, D. Bale, and L.R. Dalton, Optics Letters 36(15), 2853 (2011); issn: 0146-9592, 1539-4794; doi: 10.1364/OL.36.002853; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=ol-36-15-2853.
  37. Z.B. Zaccardi, I.C. Tangen, G.A. Valdivia-Berroeta, C. B. Bahr, K.C. Kenney, C. Rader, M. J. Lutz, B. P. Hunter, D. J. Michaelis, and J.A. Johnson, Opt. Express 29(23), 38084 (2021).
  38. I.C. Tangen, G.A. Valdivia-Berroeta, L.K. Heki, Z.B. Zaccardi, E.W. Jackson, C. B. Bahr, S.-H. Ho, D. J. Michaelis, and J.A. Johnson, J. Opt. Soc. Am. 38(9), 2780 (2021); issn: 0740-3224, 1520-8540; doi: 10.1364/JOSAB.420597; URL: https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=josab-38-9-2780.
  39. T. Hattori and K. Takeuchi, Opt. Express 15(13), 8076 (2007); issn: 1094-4087; doi: 10.1364/OE.15.008076; URL: https://opg.optica.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-15-13-8076.
  40. Y. Zhang, X. Zhang, S. Li, J. Gu, Y. Li, Z. Tian, C. Ouyang, M. He, J. Han, and W. Zhang, Sci. Rep. 6(1), 26949 (2016).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023