交大團隊利用強激光在空氣中激發可控的太赫茲輻射

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近期，上海交通大學激光等離子體教育部重點實驗室/IFSA協同創新中心的博士生張喆林，陳燕萍特別副研究員、陳民特別研究員及盛政明教授等利用本實驗室千赫茲激光裝置，在空氣中激發可控的強太赫茲輻射。相關研究成果發表在《Physical Review Letters》上，論文題目：Controllable Terahertz Radiation from a Linear-Dipole Array Formed by a Two-Color Laser Filament in Air。

太赫茲（THz）波是位於中紅外和微波之間的電磁輻射，是處於光學和電子學之間的尚未被廣泛開發的頻段，它在太赫茲遙感成像、太赫茲時域光譜、太赫茲非線性科學以及高能激光與物質相互作用診斷等方麵有著巨大的應用價值。利用雙色激光場在空氣中激發等離子體絲產生的寬帶、強太赫茲輻射源可以避免太赫茲波在空氣中傳輸時被水分子吸收的問題，在近幾年受到了廣泛關注。其產生的微觀物理機製目前主要由離化電流模型和非線性四波混頻模型描述。之前的大量研究表明，這種太赫茲輻射源是一種單周期的寬帶脈衝。而實現對這種輻射脈衝各參數的精密操控，包括輻射角分布、載波包絡相位、脈衝能量等，對其廣泛應用是至關重要的。

盛政明科研團隊利用千赫茲激光裝置，通過對雙色激光場在空氣中激發的等離子體光絲長度以及泵浦雙色激光的相對相位差的調控，成功實現了對輻射的單周期太赫茲脈衝的載波包絡相位、空間分布以及峰值強度等參數的有效調控。理論上提出了“線性偶極陣列”宏觀模型，在該理論模型中長光絲中各個部分均被視為獨立的太赫茲輻射點源，遠場探測到的太赫茲信號是這些點源陣列輻射的相幹疊加，這是解釋長光絲下太赫茲輻射產生的關鍵。該模型很好地解釋了實驗觀測，為產生可控太赫茲輻射奠定了基礎。

該工作得到了國家科技部重點基礎研究發展計劃（No. 2014CB339801）、國家自然科學基金項目（No. 11474202 and No. 11421064）的資助。

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