紧凑型克尔透镜锁模Yb:CALGO固体振荡器中利用薄铌酸锂片实现腔内太赫兹产生

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我们在一款紧凑型二极管泵浦克尔透镜锁模（KLM）Yb:CALGO固体振荡器内部，通过光整流技术，在一块50微米厚的铌酸锂（LN）晶体中实现了腔内太赫兹（THz）产生。该振荡器的重复频率为85 MHz，仅用21.4 W低成本多模二极管泵浦功率，即可输出脉宽83 fs、腔内平均功率最高达71 W的脉冲。我们产生了频谱延伸至3 THz的单周期太赫兹脉冲，采用电光采样进行探测，在156秒测量时间（313次平均扫描）内获得了60 dB的动态范围，且太赫兹平均功率最高达120 W。本研究将薄LN片的高损伤阈值、功率处理能力与成本效益，和简单、紧凑且低成本的多模二极管泵浦固体固体激光器相结合，为高重复频率太赫兹时域光谱系统提供了一种极具吸引力的替代方案。

英文摘要

We demonstrate intracavity terahertz (THz) generation via optical rectification in a 50-m-thick lithium niobate crystal placed inside a compact diode-pumped Kerr-lens mode-locked (KLM) Yb:CALGO bulk oscillator. The oscillator operates at a repetition rate of 85 MHz and delivers 83-fs pulses with up to 71 W of average intracavity power, obtained with only 21.4 W of low-cost multimode diode pump power. We generate single-cycle THz pulses with a spectrum extending up to 3 THz, detected by electro-optic sampling with 60 dB dynamic range within 156 s of measurement time (313 averaged traces) and up to 120 W of THz average power. This work combines the high damage threshold, power-handling capability, and cost-effectiveness of thin LN plates with simplicity, compactness, and low-cost multimode diode-pumped solid-state bulk lasers, offering an attractive alternative for high-repetition-rate THz time-domain spectroscopy systems.

发表机构

• Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学）
• Vilnius University Laser Research Center（维尔纽斯大学激光研究中心）
• Helmut-Schmidt-Universität（赫尔穆特·施密特大学）

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