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激光在大气中驱动的强太赫兹辐射的理论和实验研究

王伟民 张亮亮 李玉同 盛政明 张杰

激光在大气中驱动的强太赫兹辐射的理论和实验研究

王伟民, 张亮亮, 李玉同, 盛政明, 张杰
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  • 两束双色激光脉冲能在大气中产生MV/cm的强太赫兹波.本文主要介绍了我们最近的三项理论和实验工作,澄清了双色激光方案的物理机制这个长期存在的问题,并对该方案进行了推广.为了在气体中有效地产生太赫兹波,在广泛研究的双色激光方案中两束激光的频率比2/1总是被取为1:2.首先从理论上预测采用其他频率比时,此方案仍能有效地工作,并通过实验进行证实.实验上观察到在新的频率比2/1=1:4,2:3下,也能有效地产生太赫兹波;观察到通过旋转较长波长的激光脉冲的偏振方向,能够有效地调节太赫兹波的偏振,但是旋转波长较短的激光脉冲的偏振方向,太赫兹波的偏振几乎没有变化,这违背了多波混频理论中极化率张量对称性的要求;采用不同的频率比时,太赫兹能量定标率并没有显示出明显的区别,这与多波混频理论预测的能量定标率不符.这些实验结果与等离子体电流模型及粒子模拟结果符合得很好.因此,该研究不仅对双色激光方案进行了推广,而且证实了其物理机制应该归结为等离子体电流模型.
      通信作者: 王伟民, hbwwm1@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11775302)、国家重点研发计划(批准号:2018YFA0404801)、科学挑战计划(批准号:TZ2016005)和中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号:XDB16010200,XDB07030300)资助的课题.
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    Clerici M, Peccianti M, Schmidt B E, Caspani L, Shalaby M, Giguere M, Lotti A, Couairon A, Legare F, Ozaki T, Faccio D, Morandotti R 2013 Phys. Rev. Lett. 110 253901

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    Vvedenskii N V, Korytin A I, Kostin V A, Murzanev A A, Silaev A A, Stepanov A N 2014 Phys. Rev. Lett. 112 055004

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    Zhang L L, Wang W M, Wu T, Zhang R, Zhang S J, Zhang C L, Zhang Y, Sheng Z M, Zhang X C 2017 Phys. Rev. Lett. 119 235001

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-29
  • 修回日期:  2018-05-02
  • 刊出日期:  2018-06-20

激光在大气中驱动的强太赫兹辐射的理论和实验研究

  • 1. 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 北京 100190;
  • 2. 首都师范大学物理系, 北京 100048;
  • 3. 中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049;
  • 4. 上海交通大学物理与天文学院, 上海 200240
  • 通信作者: 王伟民, hbwwm1@iphy.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11775302)、国家重点研发计划(批准号:2018YFA0404801)、科学挑战计划(批准号:TZ2016005)和中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号:XDB16010200,XDB07030300)资助的课题.

摘要: 两束双色激光脉冲能在大气中产生MV/cm的强太赫兹波.本文主要介绍了我们最近的三项理论和实验工作,澄清了双色激光方案的物理机制这个长期存在的问题,并对该方案进行了推广.为了在气体中有效地产生太赫兹波,在广泛研究的双色激光方案中两束激光的频率比2/1总是被取为1:2.首先从理论上预测采用其他频率比时,此方案仍能有效地工作,并通过实验进行证实.实验上观察到在新的频率比2/1=1:4,2:3下,也能有效地产生太赫兹波;观察到通过旋转较长波长的激光脉冲的偏振方向,能够有效地调节太赫兹波的偏振,但是旋转波长较短的激光脉冲的偏振方向,太赫兹波的偏振几乎没有变化,这违背了多波混频理论中极化率张量对称性的要求;采用不同的频率比时,太赫兹能量定标率并没有显示出明显的区别,这与多波混频理论预测的能量定标率不符.这些实验结果与等离子体电流模型及粒子模拟结果符合得很好.因此,该研究不仅对双色激光方案进行了推广,而且证实了其物理机制应该归结为等离子体电流模型.

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