上海光机所超强超短激光在太赫兹强源研究方面取得重要进展

近日，在中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在新一代超强超短激光综合实验装置上开展的超强太赫兹（Terahertz，THz）脉冲实验取得重要进展，以“Generation of 13．9－mJ Terahertz Radiation from Lithium Niobate Materials”为题在线发表于Advanced Materials。该成果由北京航空航天大学和上海光机所强场激光物理国家重点实验室，在张江实验室支持下协同中科院物理所、上海科技大学等单位合作完成，在新一代超强超短激光综合实验装置上实现了基于铌酸锂晶体的超强THz脉冲的能量新纪录13．9mJ。

研究团队利用超强超短激光输出的30fs，1．2焦耳脉冲激光，基于倾斜波前技术，实验验证了低温冷却铌酸锂晶体可产生单周期13．9mJ极端强度THz脉冲，从800nm激光到THz的能量转换效率为1．2％，聚焦峰值电场强度约为7．5MV／cm。实验还表明，室温条件下，450mJ的泵浦激光可产生单脉冲能量为1．1mJ的THz脉冲，并观察到泵浦激光的自相位调制效应会导致晶体中的THz增益饱和。这项研究为基于铌酸锂晶体的亚焦耳级THz产生奠定了基础，并将激发极端强场太赫兹科学和应用领域的更多创新。

图1 基于上海光机所新一代超强超短激光综合实验装置的铌酸锂太赫兹强源产生光路示意图。

图2 铌酸锂太赫兹强源单脉冲能量半个世纪的提升历程。