中科院光機(jī)所強(qiáng)光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)太赫茲輻射波形受控研究取得新進(jìn)展

中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐至展、李儒新研究組在6月22日出版的學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表的論文 [Phys. Rev. Lett. 108, 255004 (2012)]中，提出并證實(shí)利用周期量級(jí)極短脈沖強(qiáng)場(chǎng)激光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生波形受控的太赫茲輻射的新方法，為太赫茲輻射源的時(shí)空精密操控及其在遙感和量子系統(tǒng)相干控制等領(lǐng)域的重要應(yīng)用提供了新思路。

　　強(qiáng)場(chǎng)超快激光驅(qū)動(dòng)空氣等離子體可以在遠(yuǎn)距離產(chǎn)生和檢測(cè)太赫茲波，克服了空氣中水分子對(duì)太赫茲波段光譜的吸收，在遠(yuǎn)程太赫茲光譜和成像檢測(cè)等方面有重要應(yīng)用前景;而波形可控的太赫茲輻射可望應(yīng)用于對(duì)相位敏感的太赫茲傳感和量子相干控制等研究中，正發(fā)展成為太赫茲科學(xué)與強(qiáng)場(chǎng)激光物理領(lǐng)域的前沿研究方向。

　　上海光機(jī)所該研究組近年自行研制建立了載波包絡(luò)相位(CEP)穩(wěn)定的紅外波段周期量級(jí)極短脈沖激光系統(tǒng)(中心波長(zhǎng)1.8um;脈寬1.5個(gè)光周期, ~9fs)及物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并成功應(yīng)用于基于空氣成絲等離子體的太赫茲輻射的產(chǎn)生與應(yīng)用研究。本項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)太赫茲輻射波形可以通過(guò)改變光絲等離子體的長(zhǎng)度和驅(qū)動(dòng)激光脈沖的CEP而實(shí)現(xiàn)控制，特別是發(fā)現(xiàn)了在光絲等離子體中產(chǎn)生的太赫茲輻射波形隨傳輸位置的演化乃至發(fā)生了極性反轉(zhuǎn)。

　　迄今報(bào)道的激光驅(qū)動(dòng)空氣成絲等離子體產(chǎn)生太赫茲輻射的研究中，通常是利用基頻和倍頻光場(chǎng)產(chǎn)生不對(duì)稱的組合光場(chǎng)以獲得增強(qiáng)的太赫茲輻射。本項(xiàng)研究則是利用周期量級(jí)超快激光脈沖光場(chǎng)自身的不對(duì)稱性獲得增強(qiáng)的太赫茲輻射，利用光電流模型并包含有傳輸效應(yīng)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合很好。此外，本項(xiàng)研究還提出了在色散介質(zhì)中周期量級(jí)光場(chǎng)的修正古依(Gouy)相移的概念，解釋了其物理本質(zhì)，并揭示了光絲等離子體中各種相位變化的起因。

　　《物理評(píng)論快報(bào)》審稿人對(duì)該工作作出了高度評(píng)價(jià)：“這是一篇重要而及時(shí)的研究論文。載波包絡(luò)相位(CEP)穩(wěn)定的周期量級(jí)激光場(chǎng)產(chǎn)生太赫茲輻射直到zui近才成為可能，但其物理機(jī)制仍很不清楚。…該論文無(wú)疑在此方向邁出了決定性的一步。”“…我認(rèn)為該論文將導(dǎo)致對(duì)載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的激光產(chǎn)生太赫茲輻射以及激光成絲中的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)有更好的了解，必將在廣泛的太赫茲科學(xué)學(xué)術(shù)界以及激光成絲和等離子體物理領(lǐng)域?qū)W術(shù)界引起高度的興趣。”

中科院光機(jī)所強(qiáng)光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)太赫茲輻射波形受控研究取得新進(jìn)展