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

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».