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高平均功率太赫兹自由电子激光装置设计 被引量:13
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作者 许州 杨兴繁 +12 位作者 黎明 束小建 鲁向阳 黄文会 窦玉焕 王汉斌 柏伟 沈旭明 徐勇 邓德荣 单李军 张德敏 陈亚男 《太赫兹科学与电子信息学报》 2013年第1期1-6,共6页
为满足材料和生物医学等研究需要,中国工程物理研究院(中物院)提出了高平均功率太赫兹自由电子激光(THzFEL)用户装置研制项目。该装置采用准连续波运行的工作模式,太赫兹平均功率约为10W。通过调节电子束能量和摇摆器的磁场强度... 为满足材料和生物医学等研究需要,中国工程物理研究院(中物院)提出了高平均功率太赫兹自由电子激光(THzFEL)用户装置研制项目。该装置采用准连续波运行的工作模式,太赫兹平均功率约为10W。通过调节电子束能量和摇摆器的磁场强度,装置输出波长可在100gin(3THz)~300μm(1THz)进行调节,以满足不同用户的研究需要。装置主要包括电子源、主加速器、混合型摇摆器、激光谐振腔、太赫兹传输与探测系统等。装置将使用直流高压光阴极注入器作为电子源,主加速器为超导加速器,超导加速器后的电子束能量约8MeV。该装置将建立成为一个用户装置。 展开更多
关键词 赫兹 自由电子激光 光阴极注入器 超导加速器
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科技日报9月25日头版内容 我首台高平均功率太赫兹自由电子激光饱和出光
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作者 李大庆 《太赫兹科学与电子信息学报》 2017年第6期1024-1024,共1页
最新发现与创新 科技日报讯 由我国科学家自主研发的国内首台高平均功率太赫兹自由电子激光装置,日前在四川成都首次饱和出光。经第三方检测,实验真实可靠且装置运行稳定。我国太赫兹源从此正式进入自由电子激光时代。
关键词 自由电子激光 平均功率 赫兹 出光 饱和 激光装置 自主研发 装置运行
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高平均功率自由电子激光太赫兹源波荡器物理设计 被引量:3
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作者 闫陇刚 邓德荣 +2 位作者 窦玉焕 黎明 杨兴繁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B05期153-157,共5页
讨论了高平均功率自由电子激光太赫兹源波荡器的物理设计,在确定了波荡器周期、周期数、峰值磁场强度范围和调制参数范围等总体参数后,选用混合型Halbach结构为波荡器的基本结构,永磁块长宽高为8cm×1.3cm×6cm,磁极长宽高为5cm... 讨论了高平均功率自由电子激光太赫兹源波荡器的物理设计,在确定了波荡器周期、周期数、峰值磁场强度范围和调制参数范围等总体参数后,选用混合型Halbach结构为波荡器的基本结构,永磁块长宽高为8cm×1.3cm×6cm,磁极长宽高为5cm×0.6cm×4.8cm。波荡器工作在变间隙模式下,间隙为1.81~3.05cm时,波荡器峰值磁场为0.529~0.184T,好场区为3.02~2.13cm。同时,考虑到波荡器磁场误差对自由电子激光的影响,提出了波荡器各参数误差,并对波荡器端部设计进行了重点讨论。 展开更多
关键词 自由电子激光 波荡器 赫兹 平均功率
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CAEP太赫兹自由电子激光首次饱和出光 被引量:9
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作者 黎明 杨兴繁 +31 位作者 许州 束小建 鲁向阳 黄文会 王汉斌 窦玉焕 沈旭明 单李军 邓德荣 徐勇 柏伟 冯第超 吴岱 肖德鑫 王建新 罗星 周奎 劳成龙 闫陇刚 张鹏 张浩 和天慧 林司芬 潘清 李相坤 李鹏 刘宇 杨林德 刘婕 张德敏 李凯 陈亚男 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1-2,共2页
中国工程物理研究院基于超导射频直线加速器的谐振腔型太赫兹自由电子激光(CTFEL)于2017年8月29日16时首次饱和出光,并稳定运行,中心频率2.56THz,谱宽1.9%,宏脉冲平均功率大于5.7 W。
关键词 自由电子激光 赫兹 光阴极直流电子 射频超导加速器 平面型波荡器
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太赫兹自由电子激光器的成像原理及进展 被引量:8
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作者 王骐 迟欣 李琦 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期643-646,共4页
主要介绍了几种自由电子激光器进行太赫兹成像的原理和方法,并给出了俄罗斯和韩国等研究人员最近一两年的实验结果。指出现在太赫兹成像正向三维成像的方向发展。
关键词 激光 成像系统 赫兹 小型 自由电子激光
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中物院太赫兹自由电子激光装置现状及升级计划 被引量:3
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作者 周奎 李鹏 +18 位作者 周征 肖德鑫 王建新 王汉斌 罗星 单李军 沈旭明 和天慧 劳成龙 闫陇刚 徐勇 张鹏 陈立均 王伟俊 刘宇 刘婕 杨兴繁 吴岱 黎明 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期123-129,共7页
中国工程物理研究院太赫兹自由电子激光装置(CAEP THz FEL,CTFEL)是国内唯一运行的基于超导加速器的高平均功率自由电子激光太赫兹源,具有频率连续在线可调(0.1~4.2 THz)、高峰值功率(>0.5 MW)、高平均功率(>10 W)、高重频(54.17 ... 中国工程物理研究院太赫兹自由电子激光装置(CAEP THz FEL,CTFEL)是国内唯一运行的基于超导加速器的高平均功率自由电子激光太赫兹源,具有频率连续在线可调(0.1~4.2 THz)、高峰值功率(>0.5 MW)、高平均功率(>10 W)、高重频(54.17 MHz)、短脉冲(~ps)、窄线宽(~2%)、全相干和线性偏振等特点。自2017年出光以来,已稳定运行了四年多,并开展了诸多应用实验研究。为进一步满足用户需求,CTFEL计划升级为一台红外太赫兹自由电子激光装置,电子束能量提升至最大50 MeV,频谱范围拓展至0.1~125 THz,同时,建设材料光谱和生物医学两个实验站。 展开更多
关键词 自由电子激光 赫兹 红外 超导加速器 用户实验站
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太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜的设计 被引量:3
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作者 鲍献丰 窦玉焕 +1 位作者 王小军 束小建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期77-81,共5页
利用传输矩阵法对太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜进行了模拟设计,中心波段在1~3THz。对光腔镜的光子晶体结构参数如介质厚度、层数、折射率与反射率的关系等进行了研究,并给出了一维光子晶体用于高反镜的设计方法。通过对耦合输出... 利用传输矩阵法对太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜进行了模拟设计,中心波段在1~3THz。对光腔镜的光子晶体结构参数如介质厚度、层数、折射率与反射率的关系等进行了研究,并给出了一维光子晶体用于高反镜的设计方法。通过对耦合输出镜光子晶体中引入缺陷层情况的数值模拟,发现通过对缺陷层的调节设计,可以实现耦合输出率的可调谐;并给出了可用于THz自由电子激光光腔耦合输出镜的调节方法。通过对介质层厚度的调节设计,可以实现反射光谱的整体移动,从而实现宽谱可调谐,扩大了高反镜及耦合输出镜的调节范围。 展开更多
关键词 自由电子激光 光腔 赫兹 光子晶体 可调谐
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太赫兹自由电子激光波荡器的设计、测量与优化 被引量:1
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作者 闫陇刚 邓德荣 +4 位作者 张浩 张伟 张继东 杨兴繁 黎明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期61-66,共6页
波荡器电子轨迹中心偏移和磁场误差对CTFEL装置性能影响很大,通过前期设计和后期测量与优化将其限制在指标要求范围内。在前期设计中尽量避免引入全局性的系统误差:磁结构具有平面反对称结构,保证电子轨迹中心和波荡器磁轴重合;磁结构... 波荡器电子轨迹中心偏移和磁场误差对CTFEL装置性能影响很大,通过前期设计和后期测量与优化将其限制在指标要求范围内。在前期设计中尽量避免引入全局性的系统误差:磁结构具有平面反对称结构,保证电子轨迹中心和波荡器磁轴重合;磁结构端部的特殊设计减弱了间隙对出口磁场二次积分的影响;机械系统的大梁和立柱具有良好的刚性,闭环控制系统保证了高的波荡器间隙控制精度,这些措施降低了间隙不一致引入的磁场误差。在后期测量与优化中削弱了磁场的残存全局系统误差和局部随机误差:利用磁场点测台测量了波荡器磁场的纵向和横向分布,通过调节标准单元组件位置对磁场进行了垫补和优化,优化后电子轨迹中心偏移、峰峰值误差、相位误差、好场区及其误差均满足指标要求。 展开更多
关键词 赫兹自由电子激光 波荡器 设计 测量与优化
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自由电子激光相干强太赫兹源装置鬼脉冲初步研究 被引量:1
9
作者 吴岱 肖德鑫 +3 位作者 代志力 李鹏 李凯 刘宇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期181-185,共5页
研究中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上鬼脉冲产生的原因及其对装置调试测量的影响,通过束流动力学模拟、热分析、蒙特卡罗模拟以及初步实验结果分析,证明了鬼脉冲将会明显破坏阻拦型测量,并会在束线管道上... 研究中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上鬼脉冲产生的原因及其对装置调试测量的影响,通过束流动力学模拟、热分析、蒙特卡罗模拟以及初步实验结果分析,证明了鬼脉冲将会明显破坏阻拦型测量,并会在束线管道上造成温度升高和辐射强度增大。研究表明:鬼脉冲成为限制FEL-THz装置正常工作的重要原因,为保证FEL-THz顺利出光,鬼脉冲必须予以消除,并简要讨论了鬼脉冲的消除方法。 展开更多
关键词 自由电子激光 赫兹 鬼脉冲 电子束壁损失 热效应 辐射防护
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太赫兹近场高通量材料物性测试装置直线加速器微波系统研制
10
作者 邵琢瑕 张通 +4 位作者 董自强 周泽然 何志刚 王琳 陆亚林 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第1期155-161,共7页
太赫兹近场高通量材料物性测试系统(NFTHZ)中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器(THz-FEL),该仪器采用电子能量10~18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构,可以形成电子束团的预群聚,通过匹配电子束... 太赫兹近场高通量材料物性测试系统(NFTHZ)中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器(THz-FEL),该仪器采用电子能量10~18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构,可以形成电子束团的预群聚,通过匹配电子束团的群聚因子、波荡器入口处电子束能量以及波荡器K值之间的关系,能够实现MW级高峰值功率、中心波长0.5~5 THz可调的太赫兹自由电子激光。微波系统为THz-FEL中电子束加速至目标能量提供了高功率微波电场、加速结构以及微波幅度相位控制系统。本文将针对NFTHZ装置微波系统的关键技术以及电子直线加速器的研制进展进行介绍。 展开更多
关键词 自由电子激光 赫兹 预群聚电子 直线加速器 微波系统
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基于电光采样的自由电子激光太赫兹源相干检测研究
11
作者 吴邦 曹磊 +2 位作者 熊永前 付强 谭萍 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B10期634-639,共6页
为对华中科技大学一台在建的高平均功率、可调谐(1~10THz)的自由电子激光太赫兹辐射源进行高精度、全频段相干检测,设计了基于电光采样原理的测量方案,该方案具有响应速度快、灵敏度高、噪声小、测量带宽大等特点。通过理论计算分... 为对华中科技大学一台在建的高平均功率、可调谐(1~10THz)的自由电子激光太赫兹辐射源进行高精度、全频段相干检测,设计了基于电光采样原理的测量方案,该方案具有响应速度快、灵敏度高、噪声小、测量带宽大等特点。通过理论计算分析,得到探测飞秒激光脉冲以及太赫兹脉冲的偏振方向与电光晶体晶轴方向的最优夹角,分析了探测飞秒激光与太赫兹脉冲在常用电光晶体(ZnTe、GaAs、GaP)中的相位匹配,并给出了适合该太赫兹频段的探测晶体种类和厚度参数,为后期的调试和实验提供理论和技术支持。 展开更多
关键词 自由电子激光赫兹 相干检测 电光采样 电光晶体
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我国首台基于自由电子激光的太赫兹辐射源出光评选为2005年度中国基础研究十大新闻 被引量:1
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作者 汪道友 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期458-458,共1页
关键词 中国基础研究 自由电子激光 赫兹
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太赫兹自由电子激光团队入围2018年度国防科技工业十大创新人物(团队)
13
作者 吴岱 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期145-145,共1页
2018年9月18日上午,在国防科工局召开的“2018年度国防科技工业十大创新人物(团队)”专家评审会上,中物院应用电子学研究所“太赫兹自由电子激光”团队以21票得分(共23位评委),获得评审会上第一名,进入最终审议环节。国防科技... 2018年9月18日上午,在国防科工局召开的“2018年度国防科技工业十大创新人物(团队)”专家评审会上,中物院应用电子学研究所“太赫兹自由电子激光”团队以21票得分(共23位评委),获得评审会上第一名,进入最终审议环节。国防科技工业十大创新人物(团队)由国防科工局每年组织评选一次,着重考察个人或团队的创新带动能力和大众传播性。该奖项创立至今,中物院仅有两次获奖,分别是2014年“强流加速器研制学术带头人”邓建军,2015年“XX装置项目负责人”郑万国获年度十大人物,本次“太赫兹自由电子激光”团队以得分第一的成绩通过会议评审,成功入围2018年度国防科技工业十大创新人物(团队),现场评委纷纷表示对团队的关注与祝贺。 展开更多
关键词 国防科技工业 自由电子激光 赫兹 人物 创新 学术带头人 强流加速器 项目负责人
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高输出功率锥形波导太赫兹量子级联激光器 被引量:2
14
作者 王涛 刘俊岐 刘峰奇 《太赫兹科学与电子信息学报》 2015年第3期361-364,共4页
制作了基于锥形波导结构的高输出功率的太赫兹(THz)量子级联激光器。激光器采用单面金属波导结构,并采用锥形波导形状提高光输出功率,且保证了良好的光斑远场发散角。激光器水平方向远场光斑发散角为18.4°,器件输出中心波长为93μm... 制作了基于锥形波导结构的高输出功率的太赫兹(THz)量子级联激光器。激光器采用单面金属波导结构,并采用锥形波导形状提高光输出功率,且保证了良好的光斑远场发散角。激光器水平方向远场光斑发散角为18.4°,器件输出中心波长为93μm(3.23 THz),器件最高输出功率达到了185 m W,最高工作温度为95 K。80 K时,器件的最高脉冲输出功率能达到65 m W。基于如此高的输出功率,制作了液氮杜瓦封装的小型便携式太赫兹激光源。 展开更多
关键词 量子级联激光 赫兹 功率
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用于高平均功率FEL的DC-SC光阴极注入器 被引量:4
15
作者 郝建奎 全胜文 +1 位作者 向蓉 朱凤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期456-458,共3页
为获得用于高平均功率自由电子激光 (FEL)的高平均流强电子束 ,设计了一种新型的 DC- SC光阴极注入器 ,并对其进行了优化设计和束流动力学研究。该注入器由皮尔斯直流引出结构、1+1/ 2超导腔和同轴功率耦合系统组成 ,可以提供高品质、C... 为获得用于高平均功率自由电子激光 (FEL)的高平均流强电子束 ,设计了一种新型的 DC- SC光阴极注入器 ,并对其进行了优化设计和束流动力学研究。该注入器由皮尔斯直流引出结构、1+1/ 2超导腔和同轴功率耦合系统组成 ,可以提供高品质、CW模式或高占空比的电子束。模拟和优化结果表明 DC- SC光阴极注入器完全可以用于高平均功率自由电子激光。 展开更多
关键词 平均功率 FEL DC-SC光阴极注入器 超导腔 自由电子激光 优化设计 直流枪 加速器
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THz自由电子激光椭圆型耦合输出光腔 被引量:2
16
作者 窦玉焕 束小建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1455-1459,共5页
在对中国工程物理研究院高功率太赫兹(THz)自由电子激光(FEL)装置理论分析和设计的基础上,针对目前THz FEL光腔设计面临的主要难点,提出了椭圆型耦合输出光腔的设计方案,并对椭圆型耦合输出光腔代替传统FEL光腔的优势、光腔品质、耦合... 在对中国工程物理研究院高功率太赫兹(THz)自由电子激光(FEL)装置理论分析和设计的基础上,针对目前THz FEL光腔设计面临的主要难点,提出了椭圆型耦合输出光腔的设计方案,并对椭圆型耦合输出光腔代替传统FEL光腔的优势、光腔品质、耦合效率等进行了分析研究。研究表明,椭圆型耦合光腔的设计更适合目前THz FEL波导光腔的光斑特点,可使光腔输出功率提高33%以上,输出耦合效率即光腔品质可提高30%~70%;随着辐射频率的提高,椭圆孔耦合输出光腔的优势提高更为明显。 展开更多
关键词 赫兹 自由电子激光 光腔 耦合设计
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紧凑型自由电子激光THz源上四极磁铁的设计及测量 被引量:3
17
作者 韦隽昊 罗焕丽 +1 位作者 陈曲珊 王相綦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期148-153,共6页
基于自由电子激光(FEL)的太赫兹源具有高功率、高效率、波谱范围宽且连续可调、波束质量好等显著优点,目前是获得最高输出功率的方法。紧凑型太赫兹源使整体装置小型化,减少了装置成本和占用空间,但依然可以提供高功率、高品质的太赫... 基于自由电子激光(FEL)的太赫兹源具有高功率、高效率、波谱范围宽且连续可调、波束质量好等显著优点,目前是获得最高输出功率的方法。紧凑型太赫兹源使整体装置小型化,减少了装置成本和占用空间,但依然可以提供高功率、高品质的太赫兹波束,是一种便利可靠的用户装置。由于空间限制,FEL上的磁铁要尽可能地减小其尺寸,并仍能满足束流参数设计要求。本文设计的四极磁铁磁轭孔径与有效长度,其中2块是64mm×100mm,另外3块是45mm×100mm。这些四极磁铁的磁场梯度可以达到0.6-1.9T·m^-1。采用Poisson和Oprra-3D软件进行四极磁铁的二维和三维仿真计算,设计优化四极磁铁的结构,并测量了加工完成后的四极磁铁的磁场。 展开更多
关键词 赫兹 自由电子激光 四极磁铁 磁场测量
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高重复频率相干衍射辐射超宽谱太赫兹源 被引量:1
18
作者 吴岱 李鹏 +2 位作者 柏伟 黎明 杨兴繁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1775-1778,共4页
研究了一种新型相干衍射辐射(CDR)太赫兹源,该太赫兹源基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)的加速器电子束束流,具有MHz量级重复频率。理论分析、数值计算和PIC模拟证明了此太赫兹源时间长度可达到ps量级,中心... 研究了一种新型相干衍射辐射(CDR)太赫兹源,该太赫兹源基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)的加速器电子束束流,具有MHz量级重复频率。理论分析、数值计算和PIC模拟证明了此太赫兹源时间长度可达到ps量级,中心频率在100~400GHz可调,截止频率位于1~2THz,脉冲峰值功率可达10kW量级,平均功率可达到W量级,并且功率随束流流强成平方正比关系。 展开更多
关键词 相干衍射辐射 自由电子激光赫兹 超短电子 重复频率 超宽谱
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FEL太赫兹源电子束参数优化设计 被引量:1
19
作者 谭萍 熊焜 付强 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B10期630-633,共4页
讨论了电子束能散度、电子束发散度以及电子束脉冲长度等电子束参数对自由电子激光太赫兹源辐射增益的影响,并进一步考虑了波荡器真空室的约束作用,分析了其过模波导约束效应下,太赫兹辐射场与电子束纵向耦合及横向耦合的变化。结果表明... 讨论了电子束能散度、电子束发散度以及电子束脉冲长度等电子束参数对自由电子激光太赫兹源辐射增益的影响,并进一步考虑了波荡器真空室的约束作用,分析了其过模波导约束效应下,太赫兹辐射场与电子束纵向耦合及横向耦合的变化。结果表明,长波长时,波导约束将改善电子束的横向耦合,同时因波导效应将减慢太赫兹辐射场的传播速度有利于改善电子束的纵向耦合。通过分析饱和增长过程,优化设计了波导约束下自由电子激光太赫兹源电子束束团长度等参数。 展开更多
关键词 自由电子激光 赫兹 波导约束光腔 电子
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金属波导连续光泵气体太赫兹激光器
20
作者 严强 孔维鹏 +6 位作者 王度 秦瑀 邹明芮 罗振飞 李赜宇 李磊 周逊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期65-68,101,共5页
针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术,设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH_3OH气体,最佳工作气压30 Pa,在波长9.69μm、连续功率44 W的9P(36)支CO_2激光泵浦下,实验测得在2.52 TH... 针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术,设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH_3OH气体,最佳工作气压30 Pa,在波长9.69μm、连续功率44 W的9P(36)支CO_2激光泵浦下,实验测得在2.52 THz频点输出功率150 m W,光子转换效率为8.4%.研究THz激光输出功率与CH_3OH工作气压、泵浦光功率的关系、以及THz激光输出稳定性,并通过压电陶瓷对THz激光腔长进行精密调节,同时测量输出功率的变化情况,讨论了金属波导THz激光器的纵模特性.实验工作与结果为下一步紧凑型折叠波导腔全金属OPTL的研制提供了参考. 展开更多
关键词 赫兹 光泵气体THz激光 功率连续THz激光 金属波导
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