连续激光泵浦重水气体分子产生THz激光辐射的阈值分析

利用连续运转二氧化碳激光器的9R(22)输出谱线泵浦重水气体(D_2O)分子可以产生波长为385μm,频率为0.78 THz的连续激光辐射输出,采用半经典理论分析方法并结合三能级系统模型可以对此激光过程进行有效的分析,通过合理近似简化了求解过程,得到了光场中太赫兹激光信号增益系数G_s和泵浦光信号吸收系数G_p的解析表达式,通过对求解结果的分析,计算出产生THz激光振荡的泵浦阈值条件为6.24×10^(-3) W/mm^2。一般情况下,在泵浦激光输出光斑面积为0.25 mm^2时,要求泵浦激光谱线的输出功率达到1.6 mW以上才能形成THz激光辐射。

光泵重水气体产生THz激光的半经典理论分析

从半经典密度矩阵理论出发,采用三能级系统模型对光泵重水气体产生太赫兹激光进行了理论分析,求解得到了脉冲光泵重水气体分子产生太赫兹激光过程中激光信号增益系数Gs和抽运光信号被吸收系数Gp的表达式,通过迭代法对太赫兹激光信号的输出光强进行了数值计算,理论计算得到的频谱特性曲线完全符合受激Raman辐射的频谱特性,即频谱宽度较大、输出光强随抽运失谐量的改变而变化明显等特征.在脉冲激光抽运受激Raman辐射过程中,工作介质D2O气体分子的偶极矩由于受到抽运脉冲光场的扰动发生变化,在频谱特性曲线中表现为受激辐射THz信号的谱线发生了分裂.理论计算结果与已报道的实验结果能较好地相符.

紧凑型超辐射光泵重水气体THz激光器的研制

研制了一种紧凑型超辐射光泵重水气体THz激光器系统,并通过改变THz激光激活室的长度,对THz信号出射光强度与信号增益长度之间的关系进行了实验研究;利用半经典理论,对两者之间的关系进行了理论计算和求解。实验和理论计算结果表明,THz信号出射光强度跟信号增益长度之间存在非线性的关系。在工作气压、温度和泵浦光强度一定的条件下,激光工作室长度存在最佳值,此时介质对信号光的增益和吸收达到平衡,出射的THz信号光强最大,继续延长介质工作长度将会导致THz输出信号的逐步减弱。根据以上结果可以设计确定相关THz激光工作室的最佳长度。

抽运光强度对光学抽运重水气体产生THz激光的影响分析

利用半经典理论,对脉冲光学抽运重水气体产生THz激光信号过程进行分析,对其中抽运光强度与输出THz信号光之间的关系进行了数值计算和求解,结果表明,THz信号出射光强度跟抽运源入射光强度之间不满足简单的线性关系,而是呈现高阶的非线性关系.在工作介质腔长、气压和工作温度一定的条件下,存在最佳抽运光强度,在一定的抽运光强范围内,THz信号出射光强度与抽运源入射光强度的关系呈现近似线性的增长关系,抽运光能量和信号光能量之间的转换效率相对较高,当抽运光强超过一定值时,由于瓶颈效应的发生会导致THz输出信号的逐步减弱,并产生一定的频率调谐范围.