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基于光场离化电流机制产生强太赫兹辐射的参数优化研究

张铠云 杜海伟 陈民 盛政明

基于光场离化电流机制产生强太赫兹辐射的参数优化研究

张铠云, 杜海伟, 陈民, 盛政明
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  • 基于超短激光脉冲与气体作用通过光场离化电流产生太赫兹(THz)辐射的模型, 研究了用双色激光脉冲的方法产生强THz辐射的优化参数条件. 数值计算表明, 导致THz辐射产生的离化电流主要是由一阶电离过程产生的, 高阶离化对该电流产生的贡献很小. 通过调节基频光与倍频光的配比、相位差都能增大离化电流, 从而可以提高THz辐射振幅. 将激光波长拓展到中红外波段, 也有利于提高离化电流. 此外,改变作用气体的种类也能改变离化电流. 在激光和密度参数相等的情况下, 在氦气中可以产生高于氮气中2倍左右的离化电流.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11075105, 11121504) 资助的课题.
    [1]

    Ferguson B, Zhang X C 2002 Nature Mater. 1 26

    [2]

    Chen H T, Padilla W J, Zide J M O, Gossard A C, Taylor A J, Averitt R D 2006 Nature 444 597

    [3]

    Carr G L, Martin M C, McKinney W R, Jordan K, Neil G R, Williams G P 2002 Nature 420 153

    [4]

    Abo-Bakr M, Feikes J, Holldack K, Kuske P, Peatman W B, Schade U, Wüstefeld G 2003 Phys. Rev. Lett. 90 094801

    [5]

    Sung C, Tochitsky S Y, Reiche S, Rosenzweig J B, Pellegrini C, Joshi C 2006 Phys. Rev. ST Accel. Beams 9 120703

    [6]

    Hu M, Zhang Y X, Yan Y, Zhong R B, Liu S G 2009 Chin. Phys. B 18 3877

    [7]

    Liu S G, Yuan X S, Liu D W, Yan Y, Zhang Y X, Li H F, Zhong R B 2007 Phys. Plasmas 14 103114

    [8]

    Leemans W P, Geddes C G R, Faure J, Tóth C, Tilborg J V, Schroeder C B, Esarey E, Fubiani G, Auerbach D, Marcelis B, Carnahan M A, Kaindl R A, Byrd J, Martin M C 2003 Phys. Rev. Lett. 91 074802

    [9]

    Li C, Zhou M L, Ding W J, Du F, Liu F, Li Y T, Wang W M, Sheng Z M, Ma J L, Chen L M, Lu X, Dong Q L, Wang Z H, Lou Z, Shi S C, Wei Z Y, Zhang J 2011 Phys. Rev. E 84 036405

    [10]

    Jin Z, Chen Z L, Zhuo H B, Kon A, Nakatsutsumi M, Wang H B, Zhang B H, Gu Y Q, Wu Y C, Zhu B, Wang L, Yu M Y, Sheng Z M, Kodama R 2011 Phys. Rev. Lett. 107 265003

    [11]

    Wu H C, Sheng Z M, Zhang J 2008 Phys. Rev. E 77 046405

    [12]

    Sprangle P, Penano J R, Hafizi B, Kapetanakos C A 2004 Phys. Rev. E 69 066415

    [13]

    Cook D J, Hochstrasser R M 2000 Opt. Lett. 25 1210

    [14]

    Thomson M D, Kress M, Loeffler T, Roskos H G 2007 Laser Photon. Rev. 1 349

    [15]

    Zhang Y, Chen Y, Marceau C, Liu W, Sun Z D, Xu S, Théberge F, Châteauneuf M, Dubois J, Chin S L 2008 Opt. Express 16 15483

    [16]

    Kress M, Löffler T, Thomson M D, Dörner R, Gimpel H, Zrost K, Ergler T, Moshammer R, Morgner U, Ullrich J, Roskos H G 2006 Nat. Phys. 2 327

    [17]

    Kim K Y, Glownia J H, Taylor A J, Rodriguez G 2007 Opt. Express 15 4577

    [18]

    Wu H C, Meyer-terVehn J, Sheng Z M 2008 New J. Phys. 10 043001

    [19]

    Zhou Z Y, Zhang D W, Zhao Z X, Yuan J M 2009 Phys. Rev. A 79 063413

    [20]

    Chen M, Pukhov A, Peng X Y, Willi O 2008 Phys. Rev. E 78 046406

    [21]

    Penetrante B M, Bardsley J N 1991 Phys. Rev. A 43 3100

    [22]

    Kemp A J, Pfund R E W, Meyer-ter-Vehn J 2004 Phys. Plasmas 11 5648

    [23]

    Du H W, Chen M, Sheng Z M, Zhang J 2011 Laser Part. Beams 29 447

    [24]

    Frolov M V, Manakov N L, Sarantseva T S, Emelin M Y, Ryabikin M Y, Starace A F 2009 Phys. Rev. Lett. 102 243901

    [25]

    Gingras G, Tripathi A, Witzel B 2009 Phys. Rev. Lett. 103 173001

    [26]

    Quan W, Lin Z, Wu M, Kang H, Liu H, Liu X, Chen J, Liu J, He X T, Chen S G, Xiong H, Guo L, Xu H, Fu Y, Cheng Y, Xu Z Z 2009 Phys. Rev. Lett. 103 093001

    [27]

    Wang W M, Kawata S, Sheng Z M, Li Y T, Chen L M, Qian L J, Zhang J 2011 Opt. Lett. 14 2608

    [28]

    Sun H Q, Zhao G Z, Zhang C L, Yang G Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 790 (in Chinese) [孙红起, 赵国忠, 张存林, 杨国桢 2008 物理学报 57 790]

    [29]

    Qi C C, Ouyang Z B 2011 Acta Phys. Sin. 60 090704 (in Chinese) [祁春超, 欧阳征标 2011 物理学报 60 090704]

    [30]

    Löffler T, Jacob F, Roskos H G 2000 Appl. Phys. Lett. 77 453

    [31]

    Houard A, Liu Y, Prade B, Tikhonchuk V T, Mysyrowicz A 2008 Phys. Rev. Lett. 100 255006

    [32]

    Sun W F, Zhou Y S, Wang X K, Zhang Y 2008 Opt. Express 16 16573

    [33]

    Chen Y, Wang T, Marceau C, Théberge F, Châteauneuf M, Dubois J, Kosareva O, Chin S L 2009 Appl. Phys. Lett. 95 101101

    [34]

    Jia W L, Shi W, Ji W L, Ma D M 2007 Acta Phys. Sin. 56 3845 (in Chinese) [贾婉丽, 施卫, 纪卫莉, 马德明 2007 物理学报 56 3845]

    [35]

    Wang W M, Sheng Z M, Dong X G, Du H W, Li Y T, Zhang J 2010 J. Appl. Phys. 107 023113

  • [1]

    Ferguson B, Zhang X C 2002 Nature Mater. 1 26

    [2]

    Chen H T, Padilla W J, Zide J M O, Gossard A C, Taylor A J, Averitt R D 2006 Nature 444 597

    [3]

    Carr G L, Martin M C, McKinney W R, Jordan K, Neil G R, Williams G P 2002 Nature 420 153

    [4]

    Abo-Bakr M, Feikes J, Holldack K, Kuske P, Peatman W B, Schade U, Wüstefeld G 2003 Phys. Rev. Lett. 90 094801

    [5]

    Sung C, Tochitsky S Y, Reiche S, Rosenzweig J B, Pellegrini C, Joshi C 2006 Phys. Rev. ST Accel. Beams 9 120703

    [6]

    Hu M, Zhang Y X, Yan Y, Zhong R B, Liu S G 2009 Chin. Phys. B 18 3877

    [7]

    Liu S G, Yuan X S, Liu D W, Yan Y, Zhang Y X, Li H F, Zhong R B 2007 Phys. Plasmas 14 103114

    [8]

    Leemans W P, Geddes C G R, Faure J, Tóth C, Tilborg J V, Schroeder C B, Esarey E, Fubiani G, Auerbach D, Marcelis B, Carnahan M A, Kaindl R A, Byrd J, Martin M C 2003 Phys. Rev. Lett. 91 074802

    [9]

    Li C, Zhou M L, Ding W J, Du F, Liu F, Li Y T, Wang W M, Sheng Z M, Ma J L, Chen L M, Lu X, Dong Q L, Wang Z H, Lou Z, Shi S C, Wei Z Y, Zhang J 2011 Phys. Rev. E 84 036405

    [10]

    Jin Z, Chen Z L, Zhuo H B, Kon A, Nakatsutsumi M, Wang H B, Zhang B H, Gu Y Q, Wu Y C, Zhu B, Wang L, Yu M Y, Sheng Z M, Kodama R 2011 Phys. Rev. Lett. 107 265003

    [11]

    Wu H C, Sheng Z M, Zhang J 2008 Phys. Rev. E 77 046405

    [12]

    Sprangle P, Penano J R, Hafizi B, Kapetanakos C A 2004 Phys. Rev. E 69 066415

    [13]

    Cook D J, Hochstrasser R M 2000 Opt. Lett. 25 1210

    [14]

    Thomson M D, Kress M, Loeffler T, Roskos H G 2007 Laser Photon. Rev. 1 349

    [15]

    Zhang Y, Chen Y, Marceau C, Liu W, Sun Z D, Xu S, Théberge F, Châteauneuf M, Dubois J, Chin S L 2008 Opt. Express 16 15483

    [16]

    Kress M, Löffler T, Thomson M D, Dörner R, Gimpel H, Zrost K, Ergler T, Moshammer R, Morgner U, Ullrich J, Roskos H G 2006 Nat. Phys. 2 327

    [17]

    Kim K Y, Glownia J H, Taylor A J, Rodriguez G 2007 Opt. Express 15 4577

    [18]

    Wu H C, Meyer-terVehn J, Sheng Z M 2008 New J. Phys. 10 043001

    [19]

    Zhou Z Y, Zhang D W, Zhao Z X, Yuan J M 2009 Phys. Rev. A 79 063413

    [20]

    Chen M, Pukhov A, Peng X Y, Willi O 2008 Phys. Rev. E 78 046406

    [21]

    Penetrante B M, Bardsley J N 1991 Phys. Rev. A 43 3100

    [22]

    Kemp A J, Pfund R E W, Meyer-ter-Vehn J 2004 Phys. Plasmas 11 5648

    [23]

    Du H W, Chen M, Sheng Z M, Zhang J 2011 Laser Part. Beams 29 447

    [24]

    Frolov M V, Manakov N L, Sarantseva T S, Emelin M Y, Ryabikin M Y, Starace A F 2009 Phys. Rev. Lett. 102 243901

    [25]

    Gingras G, Tripathi A, Witzel B 2009 Phys. Rev. Lett. 103 173001

    [26]

    Quan W, Lin Z, Wu M, Kang H, Liu H, Liu X, Chen J, Liu J, He X T, Chen S G, Xiong H, Guo L, Xu H, Fu Y, Cheng Y, Xu Z Z 2009 Phys. Rev. Lett. 103 093001

    [27]

    Wang W M, Kawata S, Sheng Z M, Li Y T, Chen L M, Qian L J, Zhang J 2011 Opt. Lett. 14 2608

    [28]

    Sun H Q, Zhao G Z, Zhang C L, Yang G Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 790 (in Chinese) [孙红起, 赵国忠, 张存林, 杨国桢 2008 物理学报 57 790]

    [29]

    Qi C C, Ouyang Z B 2011 Acta Phys. Sin. 60 090704 (in Chinese) [祁春超, 欧阳征标 2011 物理学报 60 090704]

    [30]

    Löffler T, Jacob F, Roskos H G 2000 Appl. Phys. Lett. 77 453

    [31]

    Houard A, Liu Y, Prade B, Tikhonchuk V T, Mysyrowicz A 2008 Phys. Rev. Lett. 100 255006

    [32]

    Sun W F, Zhou Y S, Wang X K, Zhang Y 2008 Opt. Express 16 16573

    [33]

    Chen Y, Wang T, Marceau C, Théberge F, Châteauneuf M, Dubois J, Kosareva O, Chin S L 2009 Appl. Phys. Lett. 95 101101

    [34]

    Jia W L, Shi W, Ji W L, Ma D M 2007 Acta Phys. Sin. 56 3845 (in Chinese) [贾婉丽, 施卫, 纪卫莉, 马德明 2007 物理学报 56 3845]

    [35]

    Wang W M, Sheng Z M, Dong X G, Du H W, Li Y T, Zhang J 2010 J. Appl. Phys. 107 023113

  • [1] 杜海伟, 陈民, 张凯云, 盛政明, 张杰. 少周期激光脉冲与气体作用产生的离化电流和THz波辐射. 物理学报, 2012, 61(17): 174205. doi: 10.7498/aps.61.174205
    [2] 朱卫卫, 张秋菊, 张延惠, 焦扬. 电子在激光驻波场中运动产生的太赫兹及X射线辐射研究. 物理学报, 2015, 64(12): 124104. doi: 10.7498/aps.64.124104
    [3] 王伟民, 张亮亮, 李玉同, 盛政明, 张杰. 激光在大气中驱动的强太赫兹辐射的理论和实验研究. 物理学报, 2018, 67(12): 124202. doi: 10.7498/aps.67.20180564
    [4] 李晓璐, 白亚, 刘鹏. 激光等离子体光丝中太赫兹频谱的调控. 物理学报, 2020, 69(2): 024205. doi: 10.7498/aps.69.20191200
    [5] 陈高, 杨玉军, 郭福明. 双色激光脉冲辐照下38 as孤立短脉冲的产生. 物理学报, 2013, 62(7): 073203. doi: 10.7498/aps.62.073203
    [6] 钟凯, 姚建铨, 徐德刚, 张会云, 王鹏. 级联差频产生太赫兹辐射的理论研究. 物理学报, 2011, 60(3): 034210. doi: 10.7498/aps.60.034210
    [7] 宋邦菊, 金钻明, 郭晨阳, 阮舜逸, 李炬赓, 万蔡华, 韩秀峰, 马国宏, 姚建铨. Y3Fe5O12(YIG)/Pt异质结构中基于超快自旋塞贝克效应产生太赫兹相干辐射研究. 物理学报, 2020, (): 008700. doi: 10.7498/aps.69.20200733
    [8] 李雪峰, 刘红军, 黄楠, 夏彩鹏. 增益饱和对光学差频产生太赫兹辐射的功率和稳定性的影响. 物理学报, 2009, 58(12): 8326-8331. doi: 10.7498/aps.58.8326
    [9] 祁春超, 欧阳征标. 基于600—2000 nm抽运源的太赫兹相干光源的最新进展. 物理学报, 2011, 60(9): 090704. doi: 10.7498/aps.60.090704
    [10] 李书磊, 刘磊, 高太长, 黄威, 胡帅. 太赫兹波被动遥感卷云微物理参数的敏感性试验分析. 物理学报, 2016, 65(13): 134102. doi: 10.7498/aps.65.134102
    [11] 邓玉强, 郎利影, 邢岐荣, 曹士英, 于 靖, 徐 涛, 李 健, 熊利民, 王清月, 张志刚. Gabor小波分析太赫兹波时间-频率特性的研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7747-7752. doi: 10.7498/aps.57.7747
    [12] 张帆, 许涌, 柳洋, 程厚义, 张晓强, 杜寅昌, 吴晓君, 赵巍胜. 磁控溅射法生长Bi2Te3/CoFeB双层异质结太赫兹发射研究. 物理学报, 2020, (): 000700. doi: 10.7498/aps.69.20200634
    [13] 张玉萍, 张洪艳, 尹贻恒, 刘陵玉, 张晓, 高营, 张会云. 具有分离门的电抽运多层石墨烯负动态电导率的理论研究. 物理学报, 2012, 61(4): 047803. doi: 10.7498/aps.61.047803
    [14] 李娜, 白亚, 刘鹏. 激光等离子体太赫兹辐射源的频率控制. 物理学报, 2016, 65(11): 110701. doi: 10.7498/aps.65.110701
    [15] 孙红起, 赵国忠, 张存林, 杨国桢. 不同中心波长飞秒脉冲激发InAs表面辐射太赫兹波的机理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 790-795. doi: 10.7498/aps.57.790
    [16] 祁春超, 左都罗, 孟凡奇, 卢彦兆, 纠智先, 程祖海. 基于光放大的长脉冲抽运太赫兹激光. 物理学报, 2009, 58(7): 4641-4646. doi: 10.7498/aps.58.4641
    [17] 余玮, 徐至展, 姚关华, 陈荣清. 平滑激光脉冲诱导的阈上离化. 物理学报, 1990, 39(1): 35-39. doi: 10.7498/aps.39.35
    [18] 张贵银, 靳一东. NO2分子的光学-光学双色双共振多光子离化谱. 物理学报, 2008, 57(1): 132-136. doi: 10.7498/aps.57.132
    [19] 王光强, 范如玉, 李小泽, 王行舟, 王雪峰, 童长江, 王建国. 0.14 THz高功率太赫兹脉冲的频率测量. 物理学报, 2010, 59(12): 8459-8464. doi: 10.7498/aps.59.8459
    [20] 冯正, 王大承, 孙松, 谭为. 自旋太赫兹脉冲源——性能、调控及其应用. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200757
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-14
  • 修回日期:  2012-02-13
  • 刊出日期:  2012-08-05

基于光场离化电流机制产生强太赫兹辐射的参数优化研究

  • 1. 上海交通大学物理系, 激光等离子体教育部重点实验室, 上海 200240;
  • 2. 劳伦斯伯克利国家实验室, 美国 加州 94720
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11075105, 11121504) 资助的课题.

摘要: 基于超短激光脉冲与气体作用通过光场离化电流产生太赫兹(THz)辐射的模型, 研究了用双色激光脉冲的方法产生强THz辐射的优化参数条件. 数值计算表明, 导致THz辐射产生的离化电流主要是由一阶电离过程产生的, 高阶离化对该电流产生的贡献很小. 通过调节基频光与倍频光的配比、相位差都能增大离化电流, 从而可以提高THz辐射振幅. 将激光波长拓展到中红外波段, 也有利于提高离化电流. 此外,改变作用气体的种类也能改变离化电流. 在激光和密度参数相等的情况下, 在氦气中可以产生高于氮气中2倍左右的离化电流.

English Abstract

参考文献 (35)

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