2020/1/20 オーストリア・ウィーン工科大学(TU WIEN)
・ TU WIEN が、極めて効率的なテラヘルツ波の光源を開発。
・ X 線のような電磁放射線と異なり、人体に無害なテラヘルツ波は、空港でのセキュリティーチェックや医療診断、また工業製品の品質検査に利用されるが、発振が著しく困難。
・今回開発のテラヘルツ光源は、高効率でテラヘルツ全帯域の様々な波長の発振を可能にする。
・高周波数帯域の波長は一般的な固体レーザーから、また、モバイル通信に使用されるような低周波数帯域の波長はアンテナから発振。これらの間にあるのが、アクセスが難しいテラヘルツ波帯域。
・同大学では、赤外線レーザーシステムをベースに高強度のテラヘルツ波パルスの実現に着手。まず、非線形媒質を通して発振した赤外線レーザー光の一部が、この媒質により周波数が 2 倍高い光線に変換される。
・次に、これらの 2 種類の赤外線を重ね合わせ、極めて特殊な非対称形状をもつ電磁波を作る。この電磁波は空気中の分子から電子を取り出せるほど強力で、空気がプラズマとなる。すると、同電磁波の特殊な形状により電子が加速し、テラヘルツ波が放出される。
・この一連のプロセスでは、供給されるエネルギーの 2.3%がテラヘルツ波に変換される。これは、他の方法に比して桁違いに高効率であり、約 200μ J のテラヘルツエネルギーを生じる。また、テラヘルツ全領域の様々な波長の同時発振が可能になるため、極めて強力な短パルスができる。
URL: https://www.tuwien.at/en/tu-wien/news/news-articles/news/record-breaking-terahertz-laser-beam/
（関連情報)
Nature Communications 掲載論文（フルテキスト）
Observation of extremely efficient terahertz generation from mid-infrared two-color laser filaments
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-019-14206-x
＜NEDO海外技術情報より＞
Abstract
Extreme nonlinear interactions of THz electromagnetic fields with matter are the next frontier in nonlinear optics. However, reaching this frontier in free space is limited by the existing lack of appropriate powerful THz sources. Here, we experimentally demonstrate that two-color filamentation of femtosecond mid-infrared laser pulses at 3.9 μm allows one to generate ultrashort sub-cycle THz pulses with sub-milijoule energy and THz conversion efficiency of 2.36%, resulting in THz field amplitudes above 100 MV cm−1. Our numerical simulations predict that the observed THz yield can be significantly upscaled by further optimizing the experimental setup. Finally, in order to demonstrate the strength of our THz source, we show that the generated THz pulses are powerful enough to induce nonlinear cross-phase modulation in electro-optic crystals. Our work paves the way toward free space extreme nonlinear THz optics using affordable table-top laser systems.
