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液体将成为太赫兹辐射源之光
发布时间:2017-11-20 09:33:21 阅读:185

来源:phys.org;电子科技大学太赫兹研究中心 四川太赫兹应用研究联合课题组 王玥莹 编译

(a)高功率激光脉冲将丙酮或二氯乙烷甚至水等常见实验室液体电离并产生等离子体。该等离子体可以看作是沿着含有液体的管的一条长线(参见插图)。这条线叫做“长丝”,可产生大量的太赫兹辐射。(b)从各种液体和空气获得的总太赫兹能量。(c)从由丙酮,乙醇和空气被电离成的长丝中获得的太赫兹功率谱。来源:Indranuj Dey,G. Ravindra Kumar

    日前,孟买TATA基础研究协会(TIFR)得到一项重大研究突破,研究人员成功设计了一款工作在太赫兹波段的高功率辐射源。这项与希腊、法国实验室合作的研究成果于2017年10月30日在《Nature Communications》期刊上发表。

    目前,尽管已经存在多种类型的辐射源,但在太赫兹领域(红外和微波之间)寻找更明亮的新型辐射源却仍然是一个挑战。况且,仅仅在近20年中,研究人员才逐步获得了稳定太赫兹辐射源。高功率的太赫兹辐射源通常仅在大型实验仪器中产生,例如自由电子激光器。而对于小型辐射源来说,它依赖于半导体天线和由可见/红外飞秒激光脉冲激励的特殊晶体,能量输出非常有限,通常在纳焦(十亿分之一焦耳)水平或更低。而在许多实际应用中,小型辐射源其实并不实用。然而,通过特殊条件下在水中形成的等离子体,高功率飞秒激光器能够激发强一千倍的太赫兹辐射。由于液体会快速吸收其本身产生的辐射,长久以来,研究者一直认为液体不能被激发出显著的太赫兹辐射。然而这正是TIFR的研究人员成功之所在。在实验中,他们用中等能量的飞秒激光脉冲照射一些常见的实验液体(如甲醇,丙酮,二氯乙烷,二硫化碳甚至水)之后,发现液体被电离后会形成一种长等离子体通道,称为长丝。实验测得其能量高达50微焦,千倍于绝大多数现有辐射源所释放出的能量,是在空气中产生的能量的10到20倍。他们通过仔细的论证和系统的研究表明,实验室中所需条件比在空气中简单。该实验的本质就是飞秒激光脉冲激发液体的二次辐射,然后与入射激光脉冲结合,从而产生所观测到的太赫兹辐射。

    TIFR研究人员对液体辐射源的应用持乐观态度,其在台式小型辐射源中是最亮的。他们认为其在太赫兹成像,材料分析,爆炸物检测和太赫兹非线性光学等诸多领域的应用。该新型辐射源定将充实太赫兹领域辐射源的储备。

 
 

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