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万博max官网手机版张亮亮教授等人在《物理评论快报》发表科研成果

3月4日,以首都师范大学为第一单位、我校万博max官网手机版张亮亮研究员为通讯作者的研究论文在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表,题为《基于液态水的宽带太赫兹脉冲相干探测》(Water-based Coherent Detection of Broadband Terahertz Pulses)。该论文首次报道了液态水可用于太赫兹波的相干探测,其灵敏度比气体探测高一个数量级,可克服固体探测的响应带宽限制,并为偏振敏感光谱检测等带来了解决途径。

由于液体(尤其是液态水)对太赫兹波的强吸收,以液体为介质的太赫兹波产生和探测长期以来被认为是无法实现的。2017年“强激光激发水产生太赫兹波被报道”,但是其辐射机制并不清晰,无法应用其逆过程来探测太赫兹波。张亮亮及其合作者首先提出通过四波混频的物理机制,实现了基于液态水对宽带太赫兹波的相干探测。实验中将宽带太赫兹波在水等离子体中产生的二次谐波与探测激光的受控二次谐波混合,获得了太赫兹波电场的时域波形,频谱响应达到0.1THz-18THz,并可扩展到更宽的范围,突破了传统探测技术中频谱受限的瓶颈。由于液体的电离阈值低于气体,液体探测需要的激光能量比气体低2个量级,而获得的探测灵敏度要高一个量级。因此,这是国际上首次提出基于液体的太赫兹相干探测方案,在更低探测激光能量需求下实现更高灵敏度,解决了固体和气体探测技术中的受限问题,为太赫兹遥感探测等应用提供了新的视角。

此项研究受到了北京市杰出青年科学基金、国家自然科学基金等的支持。中国人民大学万博max官网手机版王伟民教授和北京理工大学光电学院赵跃进教授作为共同通讯作者,博士生谭永和赵航为共同第一作者,共同作者包括中国科学院深圳先进技术研究院张锐博士、万博max官网手机版张存林教授和美国罗切斯特大学张希成教授等。依托于太赫兹光电子学教育部重点实验室和北京市成像技术高精尖创新中心,张亮亮及其团队在太赫兹液体光子学方面取得了高水平的系列研究成果,在《光:科学与应用》(Light: Science & Applications)、《先进光子学》(Advanced Photonics)等高影响力国际期刊发表多篇学术论文,受邀在太赫兹领域国际顶级会议IRMMW-THz2021作全体大会报告(plenary),受到了国内外同行广泛关注。

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论文链接:https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.128.093902


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