近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在強(qiáng)太赫茲脈沖產(chǎn)生的研究中取得新進(jìn)展，利用焦耳量級(jí)的激光能量實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率，產(chǎn)生3mJ的強(qiáng)太赫茲脈沖，并在納米曲率探針尖端獲得了超強(qiáng)太赫茲電場(chǎng)，為太赫茲操控物質(zhì)狀態(tài)等應(yīng)用提供了嶄新可能。相關(guān)研究成果于5月5日在線發(fā)表于《光學(xué)快報(bào)》（Optics Express）。

強(qiáng)太赫茲能量和場(chǎng)強(qiáng)在物質(zhì)調(diào)控、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。此前，世界上記錄的最高太赫茲能量和場(chǎng)強(qiáng)都來(lái)源于激光與等離子體相互作用的渡越輻射或鞘層電子加速過(guò)程。但是，受限于過(guò)低的能量轉(zhuǎn)換效率（小于0.1%）和彌散的輻射分布，該方法產(chǎn)生的強(qiáng)太赫茲輻射往往需要極高的激光能量，并且難以收集利用。

研究團(tuán)隊(duì)繼2017年提出全光驅(qū)動(dòng)的微型波蕩器機(jī)制并實(shí)現(xiàn)自由電子太赫茲光輻射重大成果之后，進(jìn)一步利用重頻拍瓦激光分束的700毫焦能量的飛秒激光與金屬絲作用，成功驅(qū)動(dòng)了3mJ的太赫茲脈沖產(chǎn)生，這是亞焦耳激光能量驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的最強(qiáng)太赫茲脈沖。同時(shí)由于金屬絲是太赫茲良好波導(dǎo)，將該機(jī)制作用到具有納米曲率的探針上，在曲率為500nm尖端近場(chǎng)得到了90GV/m的徑向偏振超強(qiáng)太赫茲電場(chǎng)，并且尖端曲率的降低還將進(jìn)一步增強(qiáng)這一場(chǎng)強(qiáng)。由于太赫茲振蕩頻率對(duì)應(yīng)了許多分子的特征能級(jí)以及物質(zhì)的低激發(fā)態(tài)（如晶格振蕩、載流子碰撞等），超強(qiáng)太赫茲電場(chǎng)為探索這類物理過(guò)程提供了新的途徑，其徑向偏振特性也可用于太赫茲電子加速的研究。

相關(guān)工作得到中科院先導(dǎo)B類專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委等的支持。

圖：（a）實(shí)驗(yàn)裝置；（b）太赫茲譜及時(shí)域波形（插圖）