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基于发光二极管的强场太赫兹相机

光学学报 2021年第24期41卷 78-84页

作者：李尚卿欧阳琛马景龙张保龙吴晓君徐继红李玉同中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 中国科学院大学物理学院北京100049 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 德州仪器(中国)有限公司北京办事处北京100190 松山湖材料实验室广东东莞523808

报道了一种基于发光二极管(LED)的强脉冲场太赫兹相机,其工作原理是皮秒脉宽的强场太赫兹辐照到LED之后,当太赫兹电场强度大于50 kV/cm时,由于碰撞电离效应,LED两端会产生纳秒脉宽的光伏信号。利用此效应成功制备了扫描式和阵列式的LED... 详细信息

报道了一种基于发光二极管(LED)的强脉冲场太赫兹相机,其工作原理是皮秒脉宽的强场太赫兹辐照到LED之后,当太赫兹电场强度大于50 kV/cm时,由于碰撞电离效应,LED两端会产生纳秒脉宽的光伏信号。利用此效应成功制备了扫描式和阵列式的LED太赫兹相机,并捕捉到了由铌酸锂倾斜波前技术产生的强场太赫兹焦斑。该相机有成本低、信号强、响应快、成像面积大等特点,并会为发展基于强场非线性效应的太赫兹成像技术提供新思路。

关键词：成像系统发光二极管强脉冲场太赫兹倾斜波前太赫兹成像

强太赫兹脉冲产生及硒化镓晶体非线性效应研究

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中国激光 2023年第17期50卷 208-214页

作者：索鹏王晨李高芳孙凯文张文杰林贤黄志明马国宏上海大学物理系上海200444 上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083

为探索单周期或亚周期的强场太赫兹脉冲抽运下各种材料的非线性光学响应,基于铌酸锂(LiNbO3)晶体,采用飞秒脉冲倾斜波前技术,获得了单脉冲能量为2.6μJ、峰值场强为632 kV/cm的强太赫兹脉冲输出,并在该辐射源的基础上搭建了太赫兹抽运-... 详细信息

为探索单周期或亚周期的强场太赫兹脉冲抽运下各种材料的非线性光学响应,基于铌酸锂(LiNbO3)晶体,采用飞秒脉冲倾斜波前技术,获得了单脉冲能量为2.6μJ、峰值场强为632 kV/cm的强太赫兹脉冲输出,并在该辐射源的基础上搭建了太赫兹抽运-光探测系统。利用该系统研究了硒化镓(GaSe)晶体的非线性光学响应,观测到亚周期的太赫兹脉冲诱导的光学双折射,其引起的相位变化与普克尔斯效应和克尔效应相关。研究结果为强场太赫兹抽运下介质的非线性效应分析提供了思路,为材料的电光系数和非线性折射率系数的测定提供了借鉴。

关键词：材料铌酸锂晶体倾斜波前强太赫兹脉冲非线性效应

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铌酸锂强场太赫兹光源及其应用

中国激光 2022年第19期49卷 297-317页

作者：吴晓君任泽君孔德胤郝思博代明聪熊虹婷李培炎北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学微波感知与安防应用北京市重点实验室北京100191 北京航空航天大学网络空间安全学院北京100191

高能强场太赫兹(THz)激光在量子材料物态调控、全光电子加速、生物医疗等方面拥有重要的应用价值。高效率、高光束质量、高稳定性(简称“三高”)的强场THz光源的缺乏极大阻碍了强场THz科学与应用的发展。基于飞秒激光抽运铌酸锂晶体通... 详细信息

高能强场太赫兹(THz)激光在量子材料物态调控、全光电子加速、生物医疗等方面拥有重要的应用价值。高效率、高光束质量、高稳定性(简称“三高”)的强场THz光源的缺乏极大阻碍了强场THz科学与应用的发展。基于飞秒激光抽运铌酸锂晶体通过倾斜波前技术产生高能强场THz辐射是突破上述“三高”强场THz光源的有效途径之一。回顾了铌酸锂倾斜波前技术的发展历程,从理论原理、实验方法、应用实例等三个方面综述了国内外铌酸锂强THz源及其应用现状,阐述了北京航空航天大学近五年与国内外高校院所合作实现的铌酸锂THz强源及其应用重要进展。

关键词：超快光学强场太赫兹辐射铌酸锂倾斜波前飞秒激光

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光纤激光相干合成中倾斜和锁相同时控制的实验研究

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红外与激光工程 2013年第6期42卷 1443-1447页

作者：王雄王小林周朴粟荣涛耿超李新阳许晓军舒柏宏国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073 中国科学院光电技术研究所四川成都610209

光纤激光的相干合成是获得高能量密度、高光束质量激光输出的有效方法之一。在相干合成中,各个单元光束的倾斜波前畸变和活塞相位误差对合成的效果具有重要影响。搭建了两路光纤激光相干合成系统,利用光纤自适应准直器和相位调制器对相... 详细信息

光纤激光的相干合成是获得高能量密度、高光束质量激光输出的有效方法之一。在相干合成中,各个单元光束的倾斜波前畸变和活塞相位误差对合成的效果具有重要影响。搭建了两路光纤激光相干合成系统,利用光纤自适应准直器和相位调制器对相干合成中倾斜波前畸变和活塞相位误差进行校正。实验系统以高速相机采集的光斑数据作为评价依据,通过计算机程序进行控制,控制算法为随机并行梯度下降算法。在倾斜和锁相控制前,合成光斑的条纹对比度为0.03,桶中功率为8.03;在倾斜和锁相控制后,合成光斑的条纹对比度达到了0.59,桶中功率达到了32.89,说明实验中倾斜和锁相控制显著提高了相干合成的效果。

关键词：光纤激光相干合成倾斜波前活塞相位高速相机

延迟随机并行梯度下降算法用于相干合成中倾斜控制的数值模拟

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中国激光 2013年第B12期40卷 25-32页

作者：王雄王小林周朴许晓军舒柏宏国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

对延迟随机并行梯度下降（D-SPGD）算法在远距离相干合成中倾斜控制进行系统研究，并与传统的随机并行梯度下降（SPGD）算法进行对比。理论研究结果表明，该算法可以明显降低传输延时对控制带宽的限制，显著提高远距离系统倾斜控制的效... 详细信息

对延迟随机并行梯度下降（D-SPGD）算法在远距离相干合成中倾斜控制进行系统研究，并与传统的随机并行梯度下降（SPGD）算法进行对比。理论研究结果表明，该算法可以明显降低传输延时对控制带宽的限制，显著提高远距离系统倾斜控制的效果，有望在远距离相干合成系统中得到实际应用。

关键词：激光光学相干合成倾斜波前延迟随机并行梯度下降算法主动控制

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单发太赫兹时域光谱仪的搭建及应用

单发太赫兹时域光谱仪的搭建及应用

作者：吴海忠国防科技大学

学位级别：硕士

随着太赫兹技术的不断发展,材料与太赫兹辐射的相互作用引起了大家的广泛关注。其中太赫兹时域光谱技术作为研究太赫兹辐射与材料之间相互作用的光谱技术,它的优势在于可以同时测量太赫兹电场的相位和振幅信息。但传统的太赫兹时域光谱... 详细信息

随着太赫兹技术的不断发展,材料与太赫兹辐射的相互作用引起了大家的广泛关注。其中太赫兹时域光谱技术作为研究太赫兹辐射与材料之间相互作用的光谱技术,它的优势在于可以同时测量太赫兹电场的相位和振幅信息。但传统的太赫兹时域光谱技术要测量的对象仅限于静态或能够重复的特性,不能测量破坏性的瞬态性质。为了克服这些局限性,我们发展了一项新的光谱测量技术—单发太赫兹时域光谱技术,并利用此技术研究了不同材料在太赫兹波段的电光特性。本文主要内容如下:(1)设计搭建了基于铌酸锂倾斜波前技术的强太赫兹辐射系统,利用平衡探测模式测量了该系统的太赫兹时域波形,分析了倾斜波前技术产生强太赫兹辐射的机理,并进一步分析了大气中的太赫兹时域波形和频谱信息,计算得到了太赫兹电场的峰值强度为250k V/cm。(2)设计搭建了基于反射式阶梯镜的单发太赫兹时域光谱系统,分析了单发探测技术的探测原理,给出了单发太赫兹脉冲信号的处理方法,研究了探测光强度和阶梯镜参数等对太赫兹时域波形的影响。重点研究了硅、Au-Si、Au-Si O和自撑式金膜等材料在太赫兹波段的电导率,最后研究了400nm激光泵浦下各种材料在太赫兹波段具有时间分辨率的电导率曲线,并对实验现象做了初步分析。

关键词：单发太赫兹时域波形倾斜波前反射式阶梯镜金膜电导率

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超强飞秒激光技术与强太赫兹辐射

超强飞秒激光技术与强太赫兹辐射

作者：张保龙中国科学院大学(中国科学院物理研究所)

学位级别：硕士

啁啾脉冲放大技术使得人们在获得超短超强激光的道路上越走越远。越强的光意味着越强的场和越新奇的物理现象。因此世界上各种强激光装置开始相继建立起来,在超强激光装置中,脉冲能量绝大部分来源于激光装置后面的功率放大器。使用能量... 详细信息

啁啾脉冲放大技术使得人们在获得超短超强激光的道路上越走越远。越强的光意味着越强的场和越新奇的物理现象。因此世界上各种强激光装置开始相继建立起来,在超强激光装置中,脉冲能量绝大部分来源于激光装置后面的功率放大器。使用能量越高的泵浦源去泵浦,理论上就能获得更强的输出,然而事实情况并不是如此,因为寄生振荡地出现严重消耗了泵浦光的能量,限制了能量的提取,所以研究如何提高功率放大器的能量提取效率是一个非常关键的问题。本文前半部分讲述了我们结合前人的研究成果以及本实验室的需求所做的事情。第一章概述了脉冲能量放大的意义和啁啾脉冲放大技术。在第二章,我们通过优化了泵浦源的内部结构,提高了其输出能量。同时使用衍射光学元件改善其光斑质量获得平顶圆光斑,以避免在放大过程中造成钛宝石晶体损伤。在抑制寄生振荡方面,我们通过在钛宝石晶体外包覆掺吸收体的折射率匹配液的方式显著提高了其寄生振荡阈值,提升了其能量转换效率。此外,为了防止放大器后面的光学元件损坏,我们建造了一个新的四光栅压缩器,并且成功将脉冲压缩到非常接近其傅里叶变换极限的宽度:40fs。近年来强太赫兹源以其强场和低单光子能量等特性成为一个炙手可热的研究课题。产生太赫兹的方式有很多种,就其简单性,源能达到的场强,稳定性,可调节性等方面考虑,我们在Pulsar20装置上搭建了基于倾斜波前技术的强太赫兹源。文章第三章中讲述通过优化泵浦光的参数,以及使用折射率匹配物质减小内表面反射的方式,我们在室温下得到了中心频率为0.2THz,脉冲能量为0.2mJ的太赫兹源。经过离轴抛物面聚焦,得到了4MV/cm的场强。此外,我们研究了泵浦光的光谱,啁啾,偏振态对于产生THz能量、频谱的影响。发现了太赫兹中心频率对于入射泵浦光的频谱分布敏感的特点,以及其能量、谱宽对于泵浦光偏振态依赖的不对称性等。并且测量了太赫兹出射面上的空间啁啾。这些工作对更好地使用这个倾斜波前THz源以及理解倾斜波前理论是非常重要地。在太赫兹探测中,对其波形的探测尤为重要,由波形信息我们可以知道其能量、频谱。此外考察太赫兹脉冲在透过物质前后的变化,我们还能得到该物质在所使用太赫兹波段的折射率、透射率、吸收率、吸收谱等各种信息。为了克服大功率,低重复频率的激光器的能量,光谱抖动问题带来的对于太赫兹波形的测量误差,以及为了实时地看到THz谱,我们搭建了基于光谱干涉的太赫兹波形单发测量装置。并且我们通过使用柱透镜聚焦和二维CCD阵列接收光谱的方式实现了对于太赫兹波形在一维线上分布的单发测量。通过编写计算机程序实现了对于太赫兹波形、频谱地快速采集,这为之后太赫兹源应用带来巨大便利。

关键词：啁啾脉冲放大技术强太赫兹源倾斜波前光谱干涉 THz波形单发测量

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相干合成中倾斜和锁相同时控制的实验研究

相干合成中倾斜和锁相同时控制的实验研究

第十届全国光电技术学术交流会

作者：王雄王小林周朴粟荣涛李新阳耿超谭毅许晓军舒柏宏国防科学技术大学光电科学与工程学院中国科学院光电技术研究所

关键词：光纤激光相干合成倾斜波前活塞相位高速相机

来源： cnki会议评论

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基于光整流的准单周期太赫兹源研究

基于光整流的准单周期太赫兹源研究