物理所等利用強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”等獨特優勢，在材料科學、生物醫療和國防安全等領域具有重要應用價值。然而大能量太赫茲輻射源的缺乏是限制太赫茲科學和應用發展的關鍵瓶頸問題之一。有多種電子學和光學的方法可以獲得太赫茲輻射，但到目前為止，公開報道的太赫茲脈沖能量均小于毫焦。

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心光物理重點實驗室L05組研究員李玉同和上海交通大學張杰、廖國前等人組成的研究團隊，對強激光-固體靶相互作用產生太赫茲輻射的新途徑進行了探索。在前期利用激光加速的高能電子激發太赫茲渡越輻射工作的基礎上[Phys. Rev. Lett. 116, 205003 (2016)]，最近在與英國盧瑟福實驗室教授David Neely等人進行的聯合實驗中，大幅提升了太赫茲脈沖能量。

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

太赫茲已經在許多研究和技術領域獲得應用，例如，用于機場安檢的全身掃描儀。這種由高功率激光器驅動的強太赫茲光源為人們研究物質的非線性動力學等問題提供了機遇。

相關研究結果近期發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。該研究工作得到國家自然科學基金委、中科院、科技部和牛頓基金的支持。