雙色激光脈沖激勵氣體等離子體產(chǎn)生太赫茲波是得到高強度寬頻帶太赫茲波的重要方法,本文利用光電流模型研究了該方法中激光能量對產(chǎn)生太赫茲波的影響。理論計算表明,太赫茲波隨激光能量的增大而增強,而太赫茲波的頻譜結(jié)構不受激光能量的影響。分析了雙色激光能量影響太赫茲波強度的原因,并利用自由電子濃度和電子電流密度詮釋了該影響的內(nèi)在物理機制。該研究為提高太赫茲輻射強度提供了一種有效的途徑。

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【部分圖文】：

圖1 激光能量分別為200,250,300 μJ時的電子濃度。

其中,E10和E20分別為基頻光和倍頻光的峰值電場強度,ω和2ω是對應的頻率,θ是t=0時刻基頻光與倍頻光之間的相對相位差,T10和T20是兩激光脈沖的寬度。在模擬中,假設兩激光脈寬均為50fs,飛秒激光脈沖的能量分配為基頻光占80%、倍頻光占20%,為了得到最大的太赫茲波轉(zhuǎn)換....

圖2 激光能量分別為200,250,300 μJ時的電子電流。

圖1激光能量分別為200,250,300μJ時的電子濃度。從電子電流曲線圖可以看出,電子電流隨激光能量增加而增大,其原因主要是由于大能量的激光能夠誘導更多的自由電子。從圖中還可以發(fā)現(xiàn),電子電流除了有振蕩特性之外,在激光脈沖結(jié)束后還產(chǎn)生了一個不為零的直流,該直流在形成過程中向外....

圖3 激光能量分別為200,250,300 μJ時的太赫茲波。

由太赫茲波形圖可知,在保持激光脈沖的寬度和相對相位不變的情況下,太赫茲波的幅度隨激光脈沖能量增加而明顯增大,這是由于當激勵光能量增加時,被激發(fā)的電子濃度會上升,電子濃度的上升將產(chǎn)生一個幅度更大的振蕩電流和更大的直流分量,從而輻射更強的太赫茲波。3種情況下太赫茲波的波形并沒有發(fā)生變....

圖4 激光能量分別為200,250,300 μJ時的太赫茲波頻譜圖。

最后,對太赫茲波電場強度與激光脈沖能量的依賴關系進行了模擬計算。選擇激光能量從50μJ變化到500μJ,變化步長為50μJ。通過計算,得到了10種不同激光能量下的太赫茲波,繪制成相應的曲線圖形(如圖5)。由圖5可知,當激光脈沖的能量超過100μJ以后,太赫茲波強度隨激光能....

本文編號：4031132