打印太赫兹(THz)波是频率范围在0.1 THz - 10 THz的电磁波，THz具有的对于材料透明性、自身的低能性、光谱指纹特性、宽带特性、瞬时性以及吸收性等使得它在材料、通讯、生物以及通讯等领域具有广泛的应用。在气相介质中，双色激光场电离等离子体辐射是高强度宽带脉冲太赫兹产生的方法之一。和其他晶体材料产生太赫兹辐射相比，尽管双色激光场等离子体产生的频谱较宽，但转换效率依然较低，在一定程度上限制这个方法的应用。
针对以上问题，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）/上海科技大学江玉海教授团队采用时空调制双色激光场辐射THz，通过对基频（ω）光束和倍频（2ω）光束产生的等离子体丝之间距离（d）和双色激光脉冲相对延迟时间（τ）的调控（具体实验装置如图1所示），实现光到THz转换效率的大幅提高，辐射强度被放大了一个数量级，频谱拓宽3倍！同时，研究发现THz辐射主要来自2ω脉冲产生的等离子体，而不是ω脉冲。在THz产生过程中，也观察到从2ω光束到THz光束的能量转移，验证了2ω光束在THz产生过程中的主要贡献，这是和以前研究不同的新现象，现有的理论并不能完全解释这一现象。
图1 双焦点双色场时空调控THz辐射装置示意图
相关研究成果以“Temporal-Spatial Manipulation of Bi-Focal Bi-Chromatic Fields for Terahertz Radiations”为题发表在《Communication Physics》上。论文的第一作者为上海高研院博士研究生赵静静，通讯作者为上海高研院/上海科技大学江玉海教授、天津工业大学张逸竹副教授。该研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等科研项目的大力支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s42005-024-01893-2