中國科學院物理研究所李玉同研究員和上海交通大學張傑院士/盛政明教授等人組成的研究團隊利用相對論飛秒激光與固體薄膜靶作用，獲得了大能量相幹太赫茲脈衝，並提出了具體的渡越輻射的物理圖像。
太赫茲(THz)輻射由於其單光子能量低和譜“指紋性”等獨特優勢，在材料科學、生物醫療和國防安全等領域具有重要應用。然而大能量太赫茲輻射源的缺乏嚴重限製了太赫茲技術的發展和應用。
目前超強激光的峰值功率可達百太瓦甚至拍瓦水平，聚焦光強超過1018W/cm2，進入了相對論範疇(電子可被光場加速至接近光速)。利用相對論激光-等離子體相互作用可以有效產生太赫茲脈衝，這為實現強太赫茲輻射提供了一個嶄新平台。
中國科學院物理研究所李玉同研究員和上海交通大學張傑院士/盛政明教授等人組成的研究團隊，對相對論激光-固體靶相互作用產生太赫茲輻射的新途徑進行了十餘年的探索，取得了一係列開創性結果。近期，該團隊利用相對論飛秒激光與固體薄膜靶作用，在靶後獲得了單發能量近400微焦的太赫茲脈衝，這已與傳統大型加速器產生的太赫茲脈衝能量相當。相關研究結果發表在Phys. Rev. Lett. [116, 205003 (2016)]上，並被編輯選為Editors’ Suggestion。
圖 激光與固體薄膜靶作用在靶後產生太赫茲輻射的示意圖
針對實驗結果，該團隊提出了太赫茲輻射產生的一個物理圖像：相對論激光與等離子體相互作用能夠產生大量前向超熱電子，當這些電子從靶後表麵逃逸到真空中時，便會激發渡越輻射產生太赫茲脈衝。由於電子束的脈衝時長為幾十飛秒到皮秒量級，因此渡越輻射在太赫茲波段是相幹的。
該團隊實驗研究比較了橫向尺寸、厚度對於金屬靶、金屬-聚乙烯複合靶等不同靶型的渡越輻射，實驗結果與上述物理圖像完全一致。
該團隊提出的太赫茲輻射產生機製和實驗演示為實現小型化、大能量、寬譜太赫茲輻射源開辟了新的途徑，這一實驗思路也有望發展成為一種在線診斷激光等離子體相互作用的新方法。
這一文章發表後，Nature Photonics、Physics World等國外著名學術期刊和科學媒體對該工作進行了報道。
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