物理所等利用強(qiáng)激光大幅提升太赫茲脈沖能量

太赫茲(THz)輻射位于中紅外和微波輻射之間，由于其單光子能量低和譜“指紋性”等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在材料科學(xué)、生物醫(yī)療和國(guó)防安全等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。然而大能量太赫茲輻射源的缺乏是限制太赫茲科學(xué)和應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題之一。有多種電子學(xué)和光學(xué)的方法可以獲得太赫茲輻射，但到目前為止，公開報(bào)道的太赫茲脈沖能量均小于毫焦。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室L05組研究員李玉同和上海交通大學(xué)張杰、廖國(guó)前等人組成的研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)強(qiáng)激光-固體靶相互作用產(chǎn)生太赫茲輻射的新途徑進(jìn)行了探索。在前期利用激光加速的高能電子激發(fā)太赫茲渡越輻射工作的基礎(chǔ)上[Phys. Rev. Lett. 116, 205003 (2016)]，最近在與英國(guó)盧瑟福實(shí)驗(yàn)室教授David Neely等人進(jìn)行的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)中，大幅提升了太赫茲脈沖能量。

　實(shí)驗(yàn)是在盧瑟福實(shí)驗(yàn)室的Vulcan激光裝置進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)方案由中方提出。利用皮秒超強(qiáng)激光裝置，他們首先在固體薄膜靶中加速大量高能電子，之后，當(dāng)電子從靶背面逃逸到真空時(shí)，通過渡越輻射，激發(fā)了高強(qiáng)度太赫茲輻射。實(shí)驗(yàn)表明，太赫茲脈沖能量高達(dá)50 mJ，這是迄今為止在實(shí)驗(yàn)室中獲得的最高太赫茲能量。

太赫茲已經(jīng)在許多研究和技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用，例如，用于機(jī)場(chǎng)安檢的全身掃描儀。這種由高功率激光器驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)太赫茲光源為人們研究物質(zhì)的非線性動(dòng)力學(xué)等問題提供了機(jī)遇。

　相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院、科技部和牛頓基金的支持。