日前,中国科学院物理所盛政明、张杰等通过数值模拟和分析,提出用超短激光脉冲在不均匀等离子体中通过激发大振幅的电子等离子体波可以产生超强THz辐射。
太赫兹(THz)辐射是介于可见光和微波之间辐射频率在1012赫兹附近的一种电磁辐射。凝聚态物质的声子频率、大分子的振转频率在THz波段有很多特征指纹谱并包含着非常丰富的物理和化学信息。因此,在物理、材料、生物、信息等领域,用THz辐射对研究对象进行扫描成像和光谱检测有着广泛的应用前景。但是,由于基于激光与固体材料作用产生的THz辐射受转换效率低和材料破坏阈值的限制,目前的技术难以获得高功率的辐射,无法满足在某些重要应用方面的需求。如快速二维空间实时成像,强场凝聚态物理等研究需要场强达到100MV/m的THz辐射。为此,人们一直在寻找可以产生超强THz辐射的新方案。
盛政明、张杰等发现,用聚焦强度在5x1017W/cm2、脉宽在60飞秒左右的超短激光脉冲与低密度等离子体作用,就可以产生电场强度达到GV/m、频率在十几THz的辐射。这为研究物质的非线性THz辐射响应提供了可能。最近他们与日本科学家合作,提出了产生这个辐射的物理机制,即所谓的线性模式转换机制。他们的理论为优化激光和等离子体参数来获得更强的THz辐射提供了可能。此外,这个辐射还可以用来诊断激发的等离子体波的振幅。这对新型粒子加速器的研究至关重要。
THz辐射研究领域对他们的工作非常重视,目前已经有国外的几个实验小组正在根据他们前期发表的研究成果积极准备相关实验。这项工作发表在最近出版的Physical Review Letters 94, 095003 (2005)。 |