शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड प्रिसिजन मशीनरी (एसआईपीएम) ने वाईबी लेजर पर आधारित नए टेराहर्ट्ज़ स्रोत के अनुसंधान में प्रगति की है

हाल ही में, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिकल प्रिसिजन एंड मैकेनिकल रिसर्च (SIPMR), चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज (CAS) के स्ट्रॉन्ग-फील्ड लेजर फिजिक्स की स्टेट की लेबोरेटरी ने Yb लेजर-पंप ऑर्गेनिक क्रिस्टल पर आधारित स्ट्रॉन्ग-फील्ड टेराहर्ट्ज़ तरंगों को उत्पन्न करने में नई प्रगति की है। संबंधित शोध परिणाम एप्लाइड फिजिक्स में "1030nm Yb-लेजर द्वारा पंप किए गए DSTMS क्रिस्टल से कुशल स्ट्रॉन्ग-फील्ड THz पीढ़ी" शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए थे। एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में प्रकाशित हुआ।
ZnTe और LiNbO3 जैसे अकार्बनिक क्रिस्टल की तुलना में, DAST और DSTMS जैसे कार्बनिक क्रिस्टल में टेराहर्ट्ज़ बैंड में उच्च गैर-रैखिक गुणांक और कम अवशोषण गुणांक होते हैं। पिछले अध्ययनों में, बेहतर चरण मिलान और उच्च टेराहर्ट्ज़ रूपांतरण दक्षता प्राप्त करने के लिए, 1200 से 1700 एनएम के तरंग दैर्ध्य वाले एक अवरक्त अल्ट्राशॉर्ट स्पंदित लेजर का उपयोग आमतौर पर कार्बनिक क्रिस्टल को पंप करने के लिए किया जाता था। हालांकि, इस तरंग दैर्ध्य बैंड में उच्च-ऊर्जा अल्ट्राशॉर्ट लेजर पल्स प्राप्त करने के लिए ओपी (सीपी) ए जैसी तकनीकों का उपयोग करके आवृत्ति रूपांतरण की आवश्यकता होती है, जो न केवल ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और सिस्टम स्थिरता को कम करता है, बल्कि उपकरण की लागत और जटिलता में भी सुधार करता है। एक क्रिस्टल को सीधे संचालित करने वाले Yb लेजर द्वारा टेराहर्ट्ज़ तरंगों की उत्पत्ति, एक एकीकृत टेराहर्ट्ज़ स्रोत के विकास के लिए एक विचार प्रदान करती है, तथा संबंधित वैज्ञानिक अनुसंधान और अनुप्रयोग क्षेत्रों के विकास के लिए एक अवसर लाती है।
यह अध्ययन अल्ट्राशॉर्ट पल्स लेजर के साथ ऑर्गेनिक क्रिस्टल फोटो रेक्टिफिकेशन पंप करके टेराहर्ट्ज़ तरंगों को उत्पन्न करने के लिए चरण मिलान की स्थितियों का वर्णन करता है, और पंपिंग लेजर पर टेराहर्ट्ज़ आवृत्ति, सुसंगतता लंबाई आदि की निर्भरता का विश्लेषण करता है। शोध दल ने मजबूत क्षेत्र टेराहर्ट्ज़ उत्पन्न करने के लिए Yb लेजर पंप ऑर्गेनिक क्रिस्टल DSTMS का उपयोग किया। टेराहर्ट्ज़ बैंड के चरण मिलान को डिज़ाइन करके और पंप लेजर पल्स की चौड़ाई और पावर घनत्व को अनुकूलित करके, टीम ने 0.4 μJ की एकल पल्स ऊर्जा और 236 kV/cm की पीक फ़ील्ड ताकत के साथ मजबूत-क्षेत्र टेराहर्ट्ज़ तरंग प्राप्त की, जिसमें 0.1-6 THz को कवर करने वाला स्पेक्ट्रम था, उपरोक्त प्रयोगों ने मिलीवाट-स्तर के उच्च-शक्ति वाले मजबूत-क्षेत्र टेराहर्ट्ज तरंगों को उत्पन्न करने के लिए Yb लेजर-पंप कार्बनिक क्रिस्टल की व्यवहार्यता को सत्यापित किया है, जो संबंधित क्षेत्रों में वैज्ञानिक अनुसंधान और अनुप्रयोग संवर्धन के लिए एक नया एकीकृत टेराहर्ट्ज प्रकाश स्रोत समाधान प्रदान करता है।
इस कार्य को चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और चीनी विज्ञान अकादमी के उपकरण विकास कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया।

चित्र 1. प्रबल-क्षेत्र टेराहर्ट्ज़ तरंगों का निर्माण एवं लक्षण-वर्णन (क) प्रायोगिक प्रकाशीय पथ; (ख) टेराहर्ट्ज़ समय-डोमेन तरंगरूप एवं स्पेक्ट्रा (इनसेट में टेराहर्ट्ज़ फोकल स्पॉट दिखाया गया है)।

चित्र 2. लेजर-टेराहर्ट्ज़ तरंग चरण मिलान (ए) अवरक्त और टेराहर्ट्ज़ बैंड में डीएसटीएमएस क्रिस्टल के अपवर्तक सूचकांक; (बी) पंप लेजर की तरंगदैर्ध्य पर टेराहर्ट्ज़ आवृत्ति, सुसंगतता लंबाई, आदि की निर्भरता; (सी) 1030 एनएम के पंप लेजर की तरंगदैर्ध्य पर टेराहर्ट्ज़ सुसंगतता लंबाई; और (डी) अवरक्त और टेराहर्ट्ज़ बैंड में डीएसटीएमएस क्रिस्टल की अवशोषण विशेषताएं।