上海交大利用强激光在空气中激发可控的太赫兹辐射

近日，上海交通大学激光等离子体教育部重点实验室/IFSA协同创新中心的博士生张喆林，陈燕萍特别副研究员、陈民特别研究员及盛政明教授等利用本实验室千赫兹激光装置，在空气中激发可控的强太赫兹辐射。相关研究成果发表在《Physical Review Letters》上，论文题目：Controllable Terahertz Radiation from a Linear-Dipole Array Formed by a Two-Color Laser Filament in Air。

太赫兹（THz）波是位于中红外和微波之间的电磁辐射，是处于光学和电子学之间的尚未被广泛开发的频段，它在太赫兹遥感成像、太赫兹时域光谱、太赫兹非线性科学以及高能激光与物质相互作用诊断等方面有着巨大的应用价值。利用双色激光场在空气中激发等离子体丝产生的宽带、强太赫兹辐射源可以避免太赫兹波在空气中传输时被水分子吸收的问题，在近几年受到了广泛关注。其产生的微观物理机制目前主要由离化电流模型和非线性四波混频模型描述。之前的大量研究表明，这种太赫兹辐射源是一种单周期的宽带脉冲。而实现对这种辐射脉冲各参数的精密操控，包括辐射角分布、载波包络相位、脉冲能量等，对其广泛应用是至关重要的。   

双色激光场形成“线性偶极阵列”辐射太赫兹波的物理图像

盛政明科研团队利用千赫兹激光装置，通过对双色激光场在空气中激发的等离子体光丝长度以及泵浦双色激光的相对相位差的调控，成功实现了对辐射的单周期太赫兹脉冲的载波包络相位、空间分布以及峰值强度等参数的有效调控。理论上提出了“线性偶极阵列”宏观模型，在该理论模型中长光丝中各个部分均被视为独立的太赫兹辐射点源，远场探测到的太赫兹信号是这些点源阵列辐射的相干叠加，这是解释长光丝下太赫兹辐射产生的关键。该模型很好地解释了实验观测，为产生可控太赫兹辐射奠定了基础。

该工作得到了国家科技部重点基础研究发展计划（No. 2014CB339801）、国家自然科学基金项目（No. 11474202 and No. 11421064）的资助。