高功率臺面化太赫茲光源的缺乏目前仍然是限制太赫茲科學(xué)發(fā)展的主要瓶頸問題之一。受制于材料的損傷閾值，基于非線性光學(xué)晶體光整流等常規(guī)方法產(chǎn)生的太赫茲強度一般不是很高。而等離子體完全沒有損傷問題，是一種產(chǎn)生強太赫茲輻射的優(yōu)良介質(zhì)。近年來，基于空氣擊穿等離子體的雙色場方案在國際上備受關(guān)注，但受等離子體散焦的影響，在空氣中泵浦激光的光強一般低于1015W/cm2。如何利用相對論光強(>1018W/cm2)和等離子體相互作用產(chǎn)生更強的太赫茲，既是強激光科學(xué)，也是太赫茲領(lǐng)域一個重要的前沿問題。
中國科學(xué)院物理研究所李玉同研究員和上海交通大學(xué)張杰院士/盛政明教授等人組成的研究團隊，對強激光-固體靶作用驅(qū)動的太赫茲輻射源進行了十余年的研究，近期在實驗上不僅實現(xiàn)了國際先進水平的強太赫茲輸出，而且還提出了一種全新的太赫茲產(chǎn)生機制。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Physical Review Letters 【114, 255001，2015】上。
該團隊利用相對論皮秒激光與固體靶前大尺度等離子體相互作用，在激光反射方向產(chǎn)生了隨激光能量呈非線性增長的太赫茲輻射，并找到了一個最佳的預(yù)等離子體狀態(tài)，獲得了單位立體角能量大于200μJ寬帶太赫茲輻射。在粒子模擬的基礎(chǔ)上，在國際上提出了受激拉曼散射和自調(diào)制不穩(wěn)定性激發(fā)的等離子體波通過線性模式轉(zhuǎn)換激發(fā)太赫茲波的物理模型，很好地解釋了實驗結(jié)果。該機制可以推廣至氣體或團簇靶，利用這一方案，有望實現(xiàn)臺面化可調(diào)諧高重頻的強太赫茲輻射源。此外，這種太赫茲輻射也為診斷激光-等離子體相互作用提供了一種全新手段。
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