強激光與(yu) 物質的作用的效應非常依賴於(yu) 激光場的時空特性，因此調控強激光脈衝(chong) 的時空特性就可以在很大程度上調控強激光與(yu) 物質的相互作用，這對很多應用極為(wei) 重要。當激光光強大於(yu) 一定幅度時，普通物質被光場電離後形成等離子體(ti) 。這時強激光與(yu) 物質的作用就變成了激光與(yu) 等離子體(ti) 的作用。由於(yu) 等離子體(ti) 沒有激光損傷(shang) 閾值、可以通過塑造一定的時空密度結構，使其成為(wei) 一種新型的獨一無二的光學介質，用於(yu) 對強激光進行調控。目前人們(men) 已經提出或者利用等離子體(ti) 反射鏡、等離子體(ti) 光柵、等離子體(ti) 透鏡、等離子體(ti) 通道、等離子體(ti) 拉曼放大器等來操控強激光脈衝(chong) ，但這些都難以用來實現對強光的頻譜進行深度調製。傳(chuan) 統的光調製器是高速光通信和集成光學的關(guan) 鍵器件，被廣泛用來實現對光信號的振幅、頻率、相位和偏振狀態的調製。但這類調製器的調製速度目前僅(jin) 限於(yu) 100GHz量級（相應地調製頻譜較窄），而且光損傷(shang) 閾值很低，例如最新的摻氧化鎂铌酸鋰電光調製器能承受的最大激光強度在102W cm-2量級，難以用來對強光進行調製。

研究團隊先用一束具有弱相對論光強的超短飛秒激光脈衝(chong) 在亞(ya) 毫米尺度的稀薄氣體(ti) 中激發起一種電子等離子體(ti) 波（類似於(yu) 船在水中航行時留下的尾跡）。該等離子體(ti) 波跟隨激光脈衝(chong) 以接近真空中光速的相速度傳(chuan) 播，其特征振蕩頻率在THz量級。當另外一束有一定時間延遲的、同向傳(chuan) 播的皮秒信號脈衝(chong) 傳(chuan) 輸到等離子體(ti) 波區域時，它的振幅和頻率能夠快速地被等離子體(ti) 波同時調製，產(chan) 生具有非常大的頻譜帶寬脈衝(chong) 列，其低頻部分甚至能延伸至中紅外波段。這種等離子體(ti) 調製器能夠承受的激光脈衝(chong) 強度可比傳(chuan) 統的弱光調製器的光強閾值高十幾個(ge) 數量級，調製速度快1-2個(ge) 數量級。由於(yu) 實現等離子體(ti) 調製器所需的激光條件已經可以通過商品化激光器獲得，它有望成為(wei) 一種新型的等離子體(ti) 光子器件，在強THz輻射產(chan) 生、超亮X射線產(chan) 生和激光聚變領域獲得應用。 

本工作得到了國家科技部重點基礎研究發展計劃和國家自然科學基金項目的資助。