激光能量对气体等离子体产生太赫兹波的影响

发布时间：2025-02-07 18:42

　　 双色激光脉冲激励气体等离子体产生太赫兹波是得到高强度宽频带太赫兹波的重要方法,本文利用光电流模型研究了该方法中激光能量对产生太赫兹波的影响。理论计算表明,太赫兹波随激光能量的增大而增强,而太赫兹波的频谱结构不受激光能量的影响。分析了双色激光能量影响太赫兹波强度的原因,并利用自由电子浓度和电子电流密度诠释了该影响的内在物理机制。该研究为提高太赫兹辐射强度提供了一种有效的途径。

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【部分图文】：

图1 激光能量分别为200,250,300 μJ时的电子浓度。

其中,E10和E20分别为基频光和倍频光的峰值电场强度,ω和2ω是对应的频率,θ是t=0时刻基频光与倍频光之间的相对相位差,T10和T20是两激光脉冲的宽度。在模拟中,假设两激光脉宽均为50fs,飞秒激光脉冲的能量分配为基频光占80%、倍频光占20%,为了得到最大的太赫兹波转换....

图2 激光能量分别为200,250,300 μJ时的电子电流。

图1激光能量分别为200,250,300μJ时的电子浓度。从电子电流曲线图可以看出,电子电流随激光能量增加而增大,其原因主要是由于大能量的激光能够诱导更多的自由电子。从图中还可以发现,电子电流除了有振荡特性之外,在激光脉冲结束后还产生了一个不为零的直流,该直流在形成过程中向外....

图3 激光能量分别为200,250,300 μJ时的太赫兹波。

由太赫兹波形图可知,在保持激光脉冲的宽度和相对相位不变的情况下,太赫兹波的幅度随激光脉冲能量增加而明显增大,这是由于当激励光能量增加时,被激发的电子浓度会上升,电子浓度的上升将产生一个幅度更大的振荡电流和更大的直流分量,从而辐射更强的太赫兹波。3种情况下太赫兹波的波形并没有发生变....

图4 激光能量分别为200,250,300 μJ时的太赫兹波频谱图。

最后,对太赫兹波电场强度与激光脉冲能量的依赖关系进行了模拟计算。选择激光能量从50μJ变化到500μJ,变化步长为50μJ。通过计算,得到了10种不同激光能量下的太赫兹波,绘制成相应的曲线图形(如图5)。由图5可知,当激光脉冲的能量超过100μJ以后,太赫兹波强度随激光能....

本文编号：4031132