Contact grating device with Fabry-Perot resonator toward intense THz pulse generation by optical rectification

接触型回折格子法による高強度テラヘルツ光の発生

坪内 雅明; 永島 圭介; 吉田 芙美子; 越智 義浩; 圓山 桃子

Tsubouchi, Masaaki; Nagashima, Keisuke; Yoshida, Fumiko; Ochi, Yoshihiro; Maruyama, Momoko

Heblingらによって概念が提唱された接触型回折格子を実現し、高品質高強度なTHz光発生を目指した。波面傾斜させる回折格子をTHz光発生デバイス(結晶)上に形成することにより、THz光の結晶内光路長が増大することなく大口径化が実現される。本デバイスでは、(a)波面傾斜光を生成する回折光を高効率で得る、(b)高強度励起光照射に耐えうる高いダメージ閾値を有する、の2点を満たす事が特に重要である。Mg-sLiNbO結晶は比較的高いダメージ閾値を有するが、回折効率は最大2割程度と低く、高効率なTHz光発生は期待できない。そこでダメージ閾値が高く、かつ高効率な回折が期待されるようなデバイスとして、結晶上に多層膜を蒸着し、その多層膜の表層に回折格子を工作することを考案した。本デバイスにより入射角44.5度で波長1030nmの励起光を照射した場合、回折効率は80%と高い値が得られると期待された。

A novel design for a contact grating device with an incorporated Fabry-Perot resonator is proposed for high-power terahertz light (THz) generation. We deposited a multilayer consisting of TaO and AlO on a magnesium-doped stoichiometric LiNbO substrate and fabricated grating grooves on the outermost layer. The multilayer was designed such that conditions for a Fabry-Perot resonator were satisfied for light diffracted by the grating. Consequently, the diffraction efficiency was enhanced by the resonator. The diffraction efficiency of the fabricated device was 71%. THz light generation was also demonstrated with the contact grating device.