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光放大的长脉冲抽运太赫兹激光

导读: 为了获得较窄增益带宽、较大光强的太赫兹辐射,尝试了利用TEACO2 激光器对6W可调谐连续波CO2 种子激光实行双程光放大实验,以期望获得长脉冲、高峰值功率的抽运光。

  为了获得较窄增益带宽、较大光强的太赫兹辐射,尝试了利用TEACO2 激光器对6W可调谐连续波CO2 种子激光实行双程光放大实验,以期望获得长脉冲、高峰值功率的抽运光。 通过实验,获得了大约30倍的放大系数,放大光输出功率随种子光注入功率的增加而增加,其中10P(20)支线表现更加突出,并且被放大的激光支线半峰全宽在14μs左右。基于这种长脉冲抽运源,建立了一种产生脉冲太赫兹的动力学模型,给出了产生太赫兹辐射的饱和抽运光强表达式,确定了抽运光的光强范围。另外,通过对动力学模型含时解的推导,得到了太赫兹增益介质吸收抽运光能量的表达式。

  分析表明:对于强抽运光,这种长脉冲激光可能更适合充当重分子太赫兹增益介质的抽运源;而对于较弱抽运光,几乎不能形成转动能级间的粒子数反转,因而无太赫兹辐射产生。

  1.引言

  太赫兹(THz)或远红外(FIR)激光在各种材料诊断(例如等离子体,半导体,化学药剂,生物分子以及生物组织) ,医疗和安检成像,大气遥感和监测以及天文学等领域都具有极其广泛的应用。 近年来一些科研工作者在这些领域做了很多尝试性的工作。 在过去的几十年里,大多数实验报道局限于短脉冲和连续波FIR激光。 最近Carelli 等人利用半峰全宽为15—40μs的新型脉冲CO2 激光重新研究了好几条甲醇FIR激光谱线。 而可靠紧凑的CO2 激光技术及其广泛的商业应用,尤其TEACO2激光器的到来,开创了光抽运THz激光技术一个新的时代。

  本文首先通过光放大实验获取半峰全宽为14μs左右的多条CO2 激光支线,然后从理论上分析了这种长脉冲展宽的CO2 激光可能更适合于充当重分子THz激光的抽运源。

  2.长脉冲抽运源实验

  图1是双程光放大实验装置原理图。

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