近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于有機(jī)晶體的強(qiáng)場太赫茲光源研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Generation and characterization of intense terahertz pulses from DSTMS crystal為題，發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》（Optics Express）上。

太赫茲波因獨(dú)特的頻率和時(shí)間特性，在基礎(chǔ)科學(xué)研究以及信息等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要價(jià)值。當(dāng)太赫茲場強(qiáng)達(dá)到MV/cm量級，可以實(shí)現(xiàn)對材料物性的超快調(diào)控，包括調(diào)控電子、聲子、自旋等基礎(chǔ)物性以及誘導(dǎo)材料相變等。長期以來，強(qiáng)場太赫茲波的產(chǎn)生技術(shù)匱乏是限制其廣泛應(yīng)用的主要因素。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，超短脈沖激光驅(qū)動(dòng)晶體中的光整流效應(yīng)，為強(qiáng)場太赫茲波的產(chǎn)生提供了可靠方案。

該工作基于上海光機(jī)所新一代超強(qiáng)超短脈沖激光綜合實(shí)驗(yàn)裝置，利用高能紅外激光驅(qū)動(dòng)有機(jī)晶體DSTMS發(fā)生光整流效應(yīng)，通過優(yōu)化相位匹配條件，獲得單脈沖能量175μJ、峰值場強(qiáng)17MV/cm的強(qiáng)場太赫茲波，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到2%，頻譜覆蓋0.1-4.5THz。研究人員采用電光采樣、頻譜分析等手段，對太赫茲波的時(shí)域、頻域、泵浦功率密度依賴等特性進(jìn)行系統(tǒng)分析。該工作推動(dòng)了太赫茲波段的強(qiáng)場光源研究，為強(qiáng)場太赫茲物性調(diào)控提供了優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)光源。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院儀器設(shè)備研制項(xiàng)目、中國科學(xué)院人才引進(jìn)計(jì)劃、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等的支持。

強(qiáng)場太赫茲波的產(chǎn)生和表征。（a）太赫茲時(shí)域波形；（b）太赫茲頻譜；（c）太赫茲能量和轉(zhuǎn)化效率與泵浦功率密度的依賴關(guān)系。