使用飞行焦点控制激光灯丝产生太赫兹辐射的示意图。资料来源:物理评论快报(2025)。DOI: 10.1103/ physrevlet .134.045001
太赫兹辐射(THz),作为一种频率介于0.1到10太赫兹之间的电磁辐射,在成像、传感和光谱工具等多种技术领域扮演着关键角色。尽管科学家们在过去的几十年里已经能够以多种方式操控太赫兹辐射波,但在空气中精准控制其传播方向仍是一大难题。
最近,巴黎理工学院与法国综合理工学院的联合研究团队带来了一项突破性进展。他们发明了一种名为“飞行焦点”的新技术,能够有效控制空气中由激光产生的太赫兹辐射的方向。这一研究成果发表在权威科学期刊《物理评论快报》上,为太赫兹电磁波的操控开辟了全新的可能性。
研究团队的核心成员霍华德和他的同事们,通过引入飞行聚焦技术,实现了对激光在空气中产生的太赫兹辐射方向的可靠控制。这项技术主要依赖于对聚焦飞秒脉冲群速度的精确调控。霍华德解释说,群速度是影响太赫兹辐射在激光诱导的等离子体细丝中角分布的关键因素。
为了验证这一技术,研究团队在空气中创建了等离子体细丝,并尝试通过控制电离速度来调控由此产生的太赫兹辐射角。他们发现,通过调整激光的电离前沿(即空气分子被激光剥离电子的位置),可以引导太赫兹波以特定的角度转向,甚至实现反向传播。这一发现为远程控制激光束焦点处产生的等离子体的方向和速度提供了可能,从而增加了等离子体产生的辐射强度,并允许研究人员选择发射的方向。
初步实验结果令人振奋,显示了飞行聚焦技术在空气中控制太赫兹波的巨大潜力。例如,研究人员成功地利用这项技术逆转了二次辐射的方向,产生了反向太赫兹辐射。这一成果不仅证明了飞行焦点技术的有效性,也为未来新技术的发展奠定了坚实基础。
展望未来,霍华德和他的团队计划进一步探索和完善这项技术。他们打算测试不同的方法来改善等离子体细丝的太赫兹辐射效率,并尝试将飞行聚焦技术应用于激光灯丝产生的其他二次辐射。这些努力有望推动远程太赫兹光谱工具等新技术的发展,使科学家们能够从远处详细分析材料的性质。
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