强激光驱动气体产生太赫兹辐射偏振特性的理论研究

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太赫兹波是处于毫米波与远红外光之间的一种特殊而又重要的电磁波。太赫兹波在生物医学、成像、通信、遥感等方面都具有非常诱人的应用前景,因而引起了人们的广泛关注与研究兴趣。在众多太赫兹波的产生方法中,飞秒激光诱导气体等离子体是一种重要的宽频太赫兹的辐射源。本篇论文就两种具有简单形式的二维驱动激光与气体作用辐射太赫兹波的偏振特性开展了研究工作。主要内容和结果如下:第一,基于光电流模型,理论模拟了单色椭圆偏振激光与氩气相互作用辐射太赫兹波的偏振规律。结果表明,太赫兹波的偏振态可由驱动激光的椭偏率、载波包络相位和偏振角等参数得到充分的控制。利用该类型激光脉冲可以比较容易获得圆偏振太赫兹辐射。第二,研究了由两束线偏振光构成的双色激光场(ω+2ω)驱动Ar原子辐射太赫兹波的偏振特性。模拟结果表明,两束激光脉冲的相位对辐射太赫兹的偏振态具有重要的影响。当相位分别为0π、0.5π时,辐射出的太赫兹波为线偏振波,并且不依赖于两束线偏振激光之间的偏振夹角,这与已有结果是一致的。更为重要的,我们发现在其它相位的情况下,该双色激光场可以产生椭圆偏振的太赫兹波。太赫兹波的椭偏率随着两束入射线偏振激光偏振夹角的增大而增大,在约为85°时达到最大值,这与实验中将该激光脉冲聚焦于空气所辐射太赫兹波的变化规律非常相似。由于在本文的单原子计算中,并未考虑由分子诱导双折射所导致的2ω脉冲偏振态的变化,因此值得更多研究工作来验证本文的结果。
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