来源:英格丽德•法德利(Ingrid Fadelli),Phys.org;太赫兹研发网 余郑璟博士 编译
太赫兹辐射(THz)是频率位于0.1到10 THz之间的电磁辐射,是多项技术(包括成像、传感和光谱工具)功能的核心。虽然在过去几十年对于如何控制太赫兹辐射波,出现了不同的方法,但到目前为止,如何能在空气中有效控制其方向仍然是一个挑战。
巴黎理工学院综合理工学院(CNRS)的研究人员最近采用了一种他们新推出的名为“飞行焦点”的技术,它展示了如何在空气中有效地控制激光生成太赫兹辐射。他们的论文已发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,这不仅为控制太赫兹电磁波开辟了新的可能性,也将其在新技术领域的应用奠定了基础。
该论文的资深作者奥雷连•霍尔(Aurélien Houard)告诉物理组织网(Phys.org):“近20年来,我们团队一直在研究激光诱导光丝如何能在空气中产生太赫兹辐射。这些光丝的一个主要优点就是它们可以在大气中远离激光点被生成。然而,太赫兹发射仍然被局限在激光轴附近,这对远程探测非常不便。”
作为其研究的一部分,霍尔与他的同事们采用了一种名为“飞焦点”的新技术,它比较可靠地控制激光在空气中产生的太赫兹辐射的方向。该技术旨在控制聚焦飞秒脉冲的群速度,
霍尔表示:“这个群速度是决定光丝中太赫兹辐射角分布的参数。然后我们再决定在空气中如何用等离子体丝进行测试,看看我们是否可以真正控制电离速度和由此所产生的太赫兹辐射角。”
本质上,研究人员采用的技术是通过调整激光的电离前沿(即空气分子被剥离电子的位置)来工作的。通过引导这个点,它可以引导太赫兹波,使它们以特定的角度发射甚至可以向后转向。
霍尔解释到:“通过调整激光脉冲的不同频率分量,飞焦点技术允许您远程控制激光束焦点处所产生的等离子体方向与速度。通过这种方式,您可以增加等离子体产生的辐射强度,并选择其发射方向。”
霍尔与同事们进行了初步的一些实验,实验结果都充满了希望,尤其是突出了飞焦点方法在空气中引导太赫兹波的潜力。未来,该团队的研究结果可能会激励其他研究小组采用这项新技术,并评估其在特定应用中的潜力。同样这些应用反过来又可能促进新技术进一步的发展,包括可以从远处详细分析材料的远程太赫兹光谱工具。
霍尔补充到:“我们的研究表明,飞焦点可用于反转二次辐射方向,从而产生反向太赫兹辐射。我们现在计划测试不同的方法来改善光丝中的太赫兹发射,并尝试将相同的技术应用于激光细丝的其他二次辐射。”
更多信息请参见论文:Silin Fu等人,“利用超光速电离前沿在空气中引导激光产生的太赫兹辐射”,《物理评论快报》(2025)。DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.045001. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2407.18579