Диссертация (1102749), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, andpolarized THz emission rotates around the x-axis with shiftyRev. Lett. 71, 2725–2728 (1993).2W. P. Leemans,C. G. R.Geddes, J. Faure, Cs. T!oth§4. Генерациятерагерцовогоизлучениянесколькихчастот,а такжеphasedifferences. As shownin Fig. при4(a), смешенииspecial ellipticalSchroeder, E. Esarey, G. Fubiani, D. Auerbach, B. Mpolarization states of the THz emission were revealed, withhan,периодR. A. Kaindl,J.
byrd, and M. C. Martin, Phys.при фокусировкеимпульсовдлительностьюколебанийthe phaseоптическихdifference betweeny- and x-componentsof the один1-1 (2003).3THz emission as 0, p, 2p, and 3p. поляThe FW and SH phaseD. J. Cook and R. M. Hochstrasser, Opt. Lett. 25, 124M. Kress, T. L€offler, S. Eden, M. Thomson, and Hdelay was shifted by tuning the quartz wedges, resulting in a29, 1120 (2004).change of the phase difference between y- and x-components5T. Bartel, P. Gaal, K. Reimann, M.
Woerner, and Tof the THz emission. As a result, a continuous phase differ30, 2805 (2005).6схеме (800 нм + 400 нм)Для дальнейшегоТГцсигналав двуцветнойence change ofувеличенияTHz componentscouldbe obtained,and arbiX. Xie, J. Dai, and X. C. Zhang, Phys. Rev. Lett. 967Y. Chen, M. Yamaguchi, M. Wang, and X. C. Zhantrary polarization states could be generated as desired. Forбыло предложенотакжеизлучениетретьейгармоники(267нм) [100].Схема251116(2007).example,theиспользоватьphase differenceof the THzcomponents8J. Wu, Y. Tong, M. Li, H. Pan, and H. Zeng, Phyincreasedстановкиfrom 0 to p изas shownin Fig.[100]4(b) andпредставленаfrom p to 2p(2010).экспериментальнойработынарис. 1.13.
Лазерное9in Fig. 4(c), meanwhile the spindle direction of THz polarM. Li, H. Pan, Y. Tong, C. Chen, Y. Shi, J. Wu, a36, 3633(2011).ization rotatedx-axis.Compared to molecularalign- 35 10фсизлучение на длиневолныaround800 нмс длительностьюимпульсаи энергией400 мкДжJ. Dai, N. Karpowicz, and X.-C. Zhang, Phys. R9ment induced polarization switching, this could control THzпропускалось polarizationчерез кристаллBBOI типатолщиной200 мкм11(2009).для генерации второйstates moreprecisely,and theprocess is easierK. Y. Kim, J.
H. Glownia, A. J. Taylor, and G. Ro15, 4577 (2007).to implement in experiments.гармоники. Генерация третьей гармоники происходила во втором кристалле BBO I типа26800nm and carefullycontrolling inthe ambients undergofilamentationWe launchedCEP-stabilizedcase, a air.2-mm-thickBBO cut at66° that is inserted bein the experimental setup, the fretweenthedoublingcrystalandthewaveplate,where thees)laser pulses at 1:8 !m into air and found that the generatedTHzontinuum generation was recently800 and 400 nm pulses propagate at orthogonal polarizaRy [13].varying the filament length tions.and Whenthe CEPofwithdrivinglaserpulses.alignedthe slow(fast)axis along theexperimental developments that800 ð400Þ nm polarization,the reproducedelay plate compensatesrrentmodel and includingthe propagationeffects wellthegeneration of ultrafastcontinuumтолщиной100 мкм.
forИзлучениеосновной,второйи третьейгармоникв195 fs temporalwalkoffat normalincidenceand фокусировалосьisgins itofa practicalvarious sourcephaseforshiftsfilamentangleare tunableelucidated.makeultra-in themoderately(8 fs=deg). After the triplingвоздухcrystal,с помощьюдиэлектрическогозеркалас фокуснымspectroscopy. Theатмосферныйfirst experimenthe fundamental,second, andthird harmonicare расстоянием 10include the third harmonic in thecopropagatingoverlapped.Filamentation004PACSnumbers:32.80.Fb,42.65.Reсм. ТГцизлучениев 52.38.Hb,диапазонеand12temporally– 100 41.60."m,ТГцрегистрировалосьс помощью MCTng scheme, leading to a much higherin air and continuum generation is achieved by focusinged continuum pulse.The powerinдетектора.Максимальнаяэнергия ТГцсигналатакойбыла достигнута приthe copropagatingbeamsby a 10вcmradiusсхемеof curvaturee focal length of the mirror useddielectric mirror (Layertec Art, 100600; this mirror isполяризациитретьейгармоники,ориентированнойперпендикулярновторой.0=tion and is a factorψof1045°for иtheprecoatedfor800 imagingand 400 nm andbut alsofound to havea highof moapplicationinTHzcoherentcontrolenggenerationata 5 cm focal length curved mirreflectance at 267 nm) at a small angle to a spot size ofimentaluse of a dynamics [18,19].
Can we control the waveform ofe toolsmodificationfor non-is the lecularemporal overlap in an all-collinearlaser filament based THz radiation?ensing[1–3].splittersAs andfemtosecondn using beamdelaymuch morecompact and simplifiedUnderstanding the laser phase effect and propagation efrgoesfilamentaly stable, because all beams passfectsofon the THz radiation from the few-cycle laser pulseHztical radiationcomponents. inComparison2ω=3ωare easily donebyproducedfilament is crucial for the THz generation basedo theschemestransitionthe tripling crystal and optimizingCEPenseTHzradia- of theith minoradjustmentsdelaymetrology [11] and the generation of intense and5 fs laserbysourceat 800the genTHz radiation.ducedusinga nm, waveform-controllede ranges from <400 to >3300 cm−1In this Letterwe propose andsetupdemonstratea noveleo saturatemixinga liquid-nitrogen-cooledmodel1.
(Color online) Experimentalfor the continuumРис. 1.13 СхемаFig.экспериментальнойустановки для генерацииТГц излучения приarray detector.In ourmid-IRgeneration.waveform-controlled THz radiationschemetogeneratenlluridethe (MCT)underlyingфиламентации с использованием основной, второй и третьей гармоник титан-сапфировогоfrom the© 2010air filamentproducedcs of0146-9592/10/121962-03$15.00/0THz emisOptical Societyof America by few-cycle laser pulses.лазера. Из andработы[100]its polarity inversionVariation of THz waveformeventwo-color laserare found in the spatially resolved measurement of THzcheme of tailoremissionthe filament.THz waveformcan be con-лазерныеsed by adjusting Крометого, alongдля генерацииТГц излученияможно использоватьtrolledby varyingtheсостовляетодинfilament lengthandколебанийthe initialэлектромагнитногоCEP ofимпульсы,длительностькоторыхпериодthe drivinglaserpulses.an be generatedполя (короче10 фс) [101– 103].В [102] лазерное излучение на длине волны 1.8 мкмTheCEP-stabilizedinfrared (IR) few-cycle laser pulsesycle laser pulse.длительностью 10 фс с энергией импульса 450 мкДж фокусировалось в атмосферныйare produced using a home-built optical parametric amplif generated THzвоздух с помощью сферического зеркала с фокусным расстоянием 15 см.
Около фокусаfier (OPA) system and a hollow fiber compressor, scheP) of few-cycleлинзы формировался филамент длиной 12 мм. Генерирующееся ТГц излучениеmatically shown in Fig. 1(a). The OPA and compressor areHz emission wasисследовалосьс помощьюэлектрооптическогодетектора.амплитудаin principlesimilarto our previoussystemУстановлено,[20] exceptчтоthatization inducede laser pulse, ТГцas сигнала и форма его импульса сильно зависят от фазы несущей импульса.gations [12,13].ight wave expeGouy phase shiftasured using themethod in highersion inside thez radiation in they using a 2-colorthe existence of1.14 Схема экспериментальной установки для генерации ТГц излучения приfilaments in air Рис.FIG.1 (color online).
(a) Schematics of the experimental layфиламентациилазерныхformedимпульсов,состовляетout; (b)с использованиемImage of the filamentby длительностьfocusing theкоторыхfew-cycleform-controlledto its potentiallaserpulseintoколебанийambient air;(c) Schematicsполя.of thelengthодинпериодэлектро-магнитногоИзfilamentработы [102]control.255004-1! 2012 American Physical Society27§5.
Теоретические подходы к описанию терагерцового излучения филаментаРаспространение мощного лазерного излучения в среде и его взаимодействие сосредой описываются уравнениями Максвелла.Существуют эффективные численные алгоритмы для решения уравненийМаксвелла [104], которые успешно применяются в различных физических задачах [105,106]. Тем не менее, они плохо подходят для компьютерного моделирования нелинейныхявлений происходящих при распространении оптических импульсов на значительныерасстояния [107]:1.Необходимо высокое разрешение сетки, что приводит к большому объемупамяти и времени вычислений задач.АлгоритмырешенияуравненийМаксвеллаработаютвфиксированнойпространственной области и описывают изменение электрических и магнитных полейвдоль дискретизированной временной оси. Для корректного моделирования обычнозадают около 30 сеточных узлов на длине волны излучения в пространстве.
Примерностолько же необходимо во временной области на одну осцилляцию поля.Такоеразрешениепрактическидостижимодлярадио-имикроволнинебольшихпространственных областей (порядка нескольких длин волн). В оптическом же диапазонечастот необходимо разрешение по пространству не хуже 100 нм, а по времени – не хуже100ас.Такимобразом,дляописанияоптическогопучкашириной1см,распространяющегося на расстояние в несколько метров, необходимо хранить в памятикомпьютера порядка 1020 значений поля. И каждое значение должно вычисляться изпредыдущего на каждом шаге распространения десятки миллионов раз.Такой прямойподход для описания распространения оптического излучения в среде не представляетсявозможным в обозримом будущем.2.Большая сеточная дисперсия.Подобно световым волнам в среде, фазовая и групповая скорости «численныхволн» зависят от их частоты - они обладают так называемой сеточной дисперсией.Дискретныйхарактермоделированияизменяетистинныеволновыесвойствараспространяющихся волн.
Реальная зависимость между скоростью распространенияволны и ее частотой, заменяется искусственной, которая часто сильно отличается. Какправило, дискретный численный метод может имитировать правильные дисперсионныесвойства волн только для малых частот.28В случае типичной схемы дискретизации для уравнений Максвелла, этаискусственная деформация естественного соотношения между скоростью волны и еечастотой очень сильна.
Конечно, эти нежелательные эффекты уменьшаются по величинепо мере увеличения разрешения сетки, однако для достаточной их минимизациитребуемое разрешение будет огромным. В численной нелинейной оптике необходимоточно описывать дисперсию, поэтому эта проблема становится чрезвычайно серьезной.3.Реальные модели отклика среды требуют много дополнительной памяти ивремени вычислений. Они также страдают от проблем сеточной дисперсии.В численных алгоритмах для решения уравнений Максвелла довольно сложнореализовать модели нелинейных и дисперсионных сред. Дело в том, что дисперсия, ачасто и нелинейность связаны с “памятью” среды, а традиционные алгоритмыпервоначальнопредназначеныдляхранениятолькоодноговременногосрезаконфигурации поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
