Terahertz generation by optical rectification in an enhancement cavity of femtosecond Ti:Sa laser

This thesis reports on the design, realization and characterization of an optical system for generation of pulsed terahertz through the non linear effect known as optical rectification.\\ The system is based on the coupling of femtosecond pulses, generated by a titanium sapphire laser, to an enhancement passive cavity where optical rectification of the pulses takes place in a zinc-blende structure crystal. In particular, the guidelines for the design of the enhancement resonator for circulating power inside the cavity, and therefore inside the crystal, optimization, the choice of the non linear crystal and the realization, characterization and optimization of the whole system are presented. This system allows to increase the optical to optical efficiency of the optical rectification process at the same level of pump power. The system will allow efficient generation of THz radiation in the interval between 1 and 7 THz, depending on the selected crystal, with an average power of the order of 10 microwatt with a pulse repetition frequency of 250 MHz.

Si presenta la progettazione, realizzazione e caratterizzazione di un sistema ottico per la generazione di impulsi a frequenza terahertz mediante il processo non lineare della rettificazione ottica.\\ Il sistema è basato sull'accoppiamento di impulsi a femtosecondi, generati da un laser titano in zaffiro, ad una cavità di arricchimento passiva nella quale si verifica la rettificazione ottica degli impulsi in un cristallo non lineare a struttura zinc-blende. In particolare sono presentate le linee guida per la progettazione della cavità di arricchimento per l'ottimizzazione della potenza ottica circolante in cavità e quindi nel cristallo, la scelta del cristallo non lineare e la realizzazione nonché la ottimizzazione e la caratterizzazione di tutto il sistema sperimentale. L'utilizzo di tale sistema trova interesse in campo applicativo in quanto permette di aumentare l'efficienza di generazione della radiazione THz a parità di potenza di pompa. Il sistema consentirà la generazione efficiente di radiazione THz nell'intervallo da 1-7 THz a seconda del cristallo impiegato con potenza media dell'ordine di 10 microwatt a una frequenza di ripetizione degli impulsi di 250 MHz.