飞秒激光成丝过程中的太赫兹波空间强束缚效应

飞秒激光成丝辐射太赫兹波兼具宽频带和高强度特性,其物理机制研究已成为近年来的前沿课题。在此领域,本课题组发现太赫兹波沿激光等离子体光丝被限制在亚波长空间尺度内进行传输,即“太赫兹波空间强束缚效应”,并据此提出了能够全面阐述太赫兹波辐射机理的三过程模型,为统一当前主流宏观与微观理论、化解相关文献中重要结论的矛盾奠定了基础。本文以太赫兹波空间强束缚效应为中心,综述了本课题组近年来的一系列研究工作,包括实验探测技术、物理机理解释及多项创新应用等,并对未来的工作进行了展望。     

双色激光产生太赫兹辐射的调控机理研究

采用双色激光在气体介质中诱导产生太赫兹波的数值模拟方法,深入分析了各种激光参数对双色激光场产生太赫兹波的影响,目的是优化参数以实现太赫兹波辐射能量的最大化。模拟计算表明,双色激光的波长、相对相位、激光脉冲宽度等对瞬态电流和太赫兹能量都有调控作用,并且具有不同的规律性。此外,还通过分析激光电场、电子密度、光电流等相关因素,对双色激光场产生太赫兹波的物理机理进行了解释。该研究为在不同激光激发条件下提高太赫兹波辐射强度,提供了详尽的参数优化分析和理论支持,对后续大幅增强太赫兹辐射效率具有重要意义。     

太赫兹金属弹簧波导的研究

为深入了解金属弹簧波导对太赫兹波的传输效果,对不同螺线间距金属弹簧的太赫兹波传输特性进行了实验研究。实验结果表明,对于线径0.8 mm、外直径12 mm、长14 cm的金属弹簧,在3.5/4.4 mm等较大的螺距下,弹簧波导反而能在较大的带宽下传导太赫兹波,并具有良好的偏振保持能力。3.5/4.4 mm螺距弹簧的太赫兹传输带宽均约为0.9 THz,且在其峰值频率处的传输损耗分别约为0.2 cm-1和0.27 cm-1。此外,金属弹簧能将太赫兹模式束缚在空气芯内传输,而非通过金属螺线导引传输。该研究结果对金属弹簧波导在太赫兹技术中的应用具有一定参考意义。