强激光驱动太赫兹辐射机制理论与实验研究

【作者】 盛政明； 陈燕萍； 陈民； 王伟民； 李玉同； 张杰；

【机构】 上海交通大学物理与天文系激光等离子体实验室； 中国科学院物理研究所光物理实验室；

【摘要】 如何获得高功率的太赫兹光源是目前太赫兹科学发展和应用的关键问题之一。利用传统加速器产生的相对论电子束,通过自由电子激光等机制,可以产生>100微焦的太赫兹辐射脉冲。和基于加速器的光源相比,光学方法可以获得小型化的太赫兹源。传统的做法是利用飞秒激光泵浦非线性光学晶体产生太赫兹辐射,但受晶体损伤等瓶颈问题的制约,泵浦激光的强度和能量不能很高。而等离子体完全没有损伤的问题,可用以产生强太赫兹辐射。过去10年我们对利用强激光与气体和固体靶作用产生强太赫兹辐射进行的较深入的研究。在利用中等强度激光与气体靶作用方面,我们提出了离化电流模型,并系统研究了驱动激光波长、脉宽、脉冲啁啾,以及外加电场和磁场等对太赫兹辐射产生的影响,并提出了提高太赫兹辐射转换效率、控制辐射波形的理论。在实验探测方面实现空气等离子体中辐射出两个独立的宽带太赫兹脉冲,并利用具有时间延迟的双激光脉冲,实现了空气等离子体中辐射的双太赫兹辐射脉冲在时域中的干涉现象。在利用相对论强激光与气体靶作用方面,我们提出了通过激发大振幅电子等离子体波,在不均匀等离子体或者磁化等离子体中,经过模式转换机制产生强太赫兹辐射方案,并得到实验验证。在利用相对论强激光与固体靶作用方面,我们提出了靶面自组织瞬态电流辐射模型、相干渡越辐射机制,并得到实验验证,并发现利用固体靶可以产生更高强度的太赫兹辐射。更多还原