——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的強(qiáng)場(chǎng)太赫茲(THz)輻射,在前沿科學(xué)研究和技術(shù)領(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值。目前,國(guó)際上強(qiáng)場(chǎng)太赫茲輻射產(chǎn)生集中在0.1THz至5THz低頻范圍內(nèi),如何在5THz至30THz頻段實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)且具高強(qiáng)度輸出的太赫茲輻射,是領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。
此前,為破解5THz至30THz波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)強(qiáng)場(chǎng)太赫茲產(chǎn)生的難題,中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于拍頻激光操控電子束、利用束流集體效應(yīng)增強(qiáng)微聚束,進(jìn)而產(chǎn)生大范圍連續(xù)可調(diào)強(qiáng)場(chǎng)太赫茲自由電子激光的新方案。同時(shí),團(tuán)隊(duì)自主研制出雙周期可切換的高場(chǎng)強(qiáng)電磁扭擺器,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了理論支撐與技術(shù)保障。
近期,依托我國(guó)光子大科學(xué)設(shè)施——上海軟X射線(xiàn)自由電子激光裝置,團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了上述方案的可行性,并實(shí)現(xiàn)了7THz至30THz(波長(zhǎng)約10微米至40微米)連續(xù)可調(diào)的國(guó)際峰值亮度最高的太赫茲輻射。該源的單脈沖能量達(dá)400微焦,光譜帶寬為7.7%到14.7%,能量抖動(dòng)低于10%,脈沖長(zhǎng)度可在300飛秒至3皮秒之間靈活調(diào)節(jié),最高重復(fù)頻率達(dá)50Hz。若進(jìn)一步結(jié)合超導(dǎo)連續(xù)波加速器技術(shù),其重復(fù)頻率有望提升至MHz量級(jí)。
這一成果拓展了強(qiáng)場(chǎng)太赫茲輻射的性能邊界,為前沿科學(xué)研究和關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表在《自然-光子學(xué)》(Nature Photonics)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)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。

可調(diào)強(qiáng)場(chǎng)太赫茲自由電子激光研究獲進(jìn)展

強(qiáng)場(chǎng)THz輻射產(chǎn)生原理和布局圖
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