تولید امواج تراهرتز با استفاده از اندرکنش لیزر فمتوثانیه با کریستال غیر خطی
چکیده
امروزه تابش تراهرتز به دلیل ویژگی های منحصر به فردش مورد توجه خاصی قرار گرفته است. در این پایان نامه سعی بر آن است که با استفاده از پالس های لیزرهای فمتو ثانیه به تولید پالس های تراهرتز دست یابیم. پالس های تراهرتز تولید شده به منظور طیف سنجی حوزه زمان و به منظور شناسایی مواد مختلف که دارای اثر انگشت در حوزه فرکانس های تراهرتز هستند، استفاده خواهند شد. برای این منظور ابتدا سیستم های طیف سنجی حوزه زمان را مورد بررسی قرار خواهیم داد و همچنین منابع مختلف را جهت تولید تابش تراهرتز مطالعه می کنیم. یکی از روش های تولید پالس تراهرتز استفاده از پروسه غیرخطی یکسوسازی نوری پالس لیزر در کریستال غیرخطی znte می باشد. با اعمال پالس لیزر به کریستال میدان الکتریکی پالس لیزر باعث القای پلاریزاسیون غیرخطی در کریستال شده و این پلاریزاسیون را می توان به عنوان منبعی برای تولید پالس تراهرتز در نظر گرفت. به منظور مطالعه طیف تراهرتز تولیدی توسط این پروسه غیر خطی شبیه سازی معادلات حاکم مورد بررسی قرار داده و راندمان پروسه را از نظر تبدیل انرژی پالس لیزر به پالس تراهرتز تولیدی مطالعه می کنیم. در نهایت برای دست یافتن به حداکثر راندمان تبدیل انرژی پالس لیزر به پالس تراهرتز تولید شده از سری کردن پروسه یکسوسازی در کریستال می کنیم. یکی از راهکارهای افزایش توان پالس تراهرتز تولید شده افزایش شدت پمپ تابشی می باشد. یکسوسازی نوری پروسه ای حاصل از تضعیف یک فوتون پالس لیزر و ایجاد یک پالس تراهرتز می باشد. چنانچه از red shift های فوتون پمپ نیز برای بازتولید تابش تراهرتز استفاده کنیم، به وضوح می توانیم افزایش راندمان تبدیل انرژی را ببینیم و این پروسه را می توان معادل با سری شدن یکسوسازی نوری در کریستال دانست. ایده ای که در این پایان نامه از آن استفاده کردیم استفاده از پالس لیزر چیرپ شده به جای افزایش توان پمپ می باشد، راندمان تبدیل به ازای ضریب چیرپ معینی بیشینه خواهد شد. از آنجاییکه به ازای مقادیر بیشتر از ضریب چیرپ مورد نظر طیف تراهرتز تولید شده پهن تر می شود ممکن است راندمان به شدت کاهش یابد. بنابراین با انتخاب مناسب ضریب چیرپ می توان به راندمانی بیشتر از حالت سری شدن یکسوسازی در کریستال دست یافت بدون اینکه نیاز به افزایش شدت پمپ داشته باشیم.