Генерация узкополосного терагерцового импульса в кристалле ниобата лития с помощью фазовой маски

Abstract

В работе теоретически исследуется генерация узкополосного терагерцового (ТГц) излучения путем оптического выпрямления в искусственном периодически поляризованном кристалле ниобата лития (LN) с широкой апертурой. Последний формируется путем размещения многощелевой фазовой маски перед обычным (однодоменным) LN кристаллом. Показано, что ширину полосы ТГц генерации можно изменять в широких пределах, меняя линейный размер пучка накачки в кристалле. Также имеется возможность перестройки частоты генерации в диапазоне 0.4–0.8 ТГц путем построения изображения маски в кристалле с разными увеличениями. Согласно оценкам, энергия ТГц импульсов на частоте 0.5 ТГц в стехиометрическом LN кристалле при температуре 100 К составляет 265 мкДж при энергии импульса накачки 220 мДж. Աշխատանքում մենք տեսականորեն ուսումնասիրում ենք նեղշերտ տերահերցային (ՏՀց) ճառագայթման գեներաացումը օպտիկական ուղղման միջոցով արհեստական պարբերական բևեռացված լիթիումի նիոբատի (ԼՆ) բյուրեղում՝ լայն բացվածքով: Վերջինս ձևավորվում է սովորական (միադոմեն) ԼՆ բյուրեղի դիմաց բազմաճեղք փուլային դիմակի տեղադրմամբ։ Ցույց է տրվում, որ ՏՀց ճարագայթման սպեկտրալ լայնքը կարող է փոփոխվել լայն տիրույթում՝ փոխելով օպտիկական մղման փնջի գծային չափը: Բացի այդ, հնարավոր է կարգավարել գեներացման հաճախականությունը (0.4–0.8 ՏՀց միջակայքում)՝ բյուրեղի մեջ տարբեր խոշորացումներով, դիմակի պատկերը կառուցելով։ Ըստ հաշվարկների, 0․5 ՏՀց հաճախականությամբ ՏՀց ճառագայթման իմպուլսների էներգիան ստոյխիոմետրիկ ԼՆ բյուրեղում 100 Կ ջերմաստիճանի դեպքում կազմում է մոտ 265 մկՋ օպտիկական մղման իմպուլսի էներգիայի 220 մՋ համար։ In this paper, we theoretically study the generation of narrowband terahertz (THz) radiation by optical rectification in an artificial periodically poled lithium niobate (LN) crystal with a wide aperture. The latter is formed by placing a multi-slit phase mask in front of a conventional (single-domain) LN crystal. It is shown that the bandwidth of THz generation can be varied over a wide range by changing the linear size of the pump beam in the crystal. In addition, it is possible to tune the generation frequency (in the range of 0.4–0.8 THz) by building a mask image in the crystal with different magnifications. According to estimates, the energy of narrowband THz pulses at a frequency of 0.5 THz in a stoichiometric LN crystal at a temperature of 100 K is about 265 μJ for a pump pulse energy of 220 mJ.