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中国科学院物理研究所的王伟民副研究员、李玉同研究员、上海交通大学盛政明教授与首都师范大学张亮亮副教授、张岩教授组成的联合团队，共同设计实验方案，演示了双色场方案在波长比为4:1和3:2时也能有效地产生太赫兹波，首次在实验上证实了双色场方案可以推广到4:1和3:2等波长比的理论预测，并证实了该方案的物理机制应归结为等离子体电流理论。
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虽然太赫兹波在很多领域都有重要的应用价值，但如何产生可调谐的强太赫兹辐射源是一个长期存在的难题。二十多年的相关研究表明：等离子体作为一种独特的非线性介质，可以把强激光转化成强太赫兹辐射源。其中，在2000年提出的“双色激光方案”，由于转换效率高和技术简单等优点，得到了广泛地研究。在该方案中，一束800 nm激光穿过一块倍频晶体产生的400 nm激光，后者与剩余的800 nm激光混合，在大气中就能产生MV/cm的强太赫兹波。有关该方案中太赫兹辐射产生的物理机制长期存在着争议，主要有等离子体电流和多波混频两种不同的理论模型。同时，迄今所有的实验中两束激光的波长比始终固定在2:1，是否可以把它推广到其它波长比还不清楚。当波长比固定在2:1时，很难对其机制进行彻底阐释。如果采用其它的波长比，则可能为其物理机制的阐释提供新的突破口。
中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室王伟民副研究员、李玉同研究员和上海交通大学盛政明教授等人针对以上问题进行了理论和实验研究。2013年，他们首次从理论上预测了双色场方案可以推广到4:1、6:1等波长比[1]。2017年，他们后续的理论工作进一步预测双色场方案可以推广到波长比为2n:1和(n+0.5):1（n为正整数）系列[2]。
基于上述理论工作，联合团队首次在实验上证实了他们的理论预测，演示了双色激光方案在波长比为4:1和3:2等非寻常波长比的双色光场条件下也能有效地产生太赫兹波。
(a)为实验布局图，(b)~(d)为实验结果。图(b)表明：双色激光场方案可以推广到除2:1以外的其它激光波长4:1，3:2; 图(c)和(d)中同时也显示了KLAPS粒子模拟(PIC)结果
实验上还发现太赫兹波的偏振可以通过旋转较长波长激光的偏振进行调节；取不同的激光波长比时，太赫兹波能量随驱动光能量、波长满足相似的定标率。这些现象完全不能用多波混频理论模型给予解释，但与王伟民等人基于等离子体电流模型给出的太赫兹波椭圆偏振率与双色激光波长的关系、太赫兹波能量的定标率一致。该工作进一步证实了其物理机制应主要归结为等离子体电流模型，这对基于“双色激光场方案”的太赫兹辐射的产生和调控具有重要指导意义。
该工作以Observation of Terahertz Radiation via the Two-Color Laser Scheme with Uncommon Frequency Ratios为题发表在Phys. Rev. Lett.,[119 , 235001 (2017) ]上。
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.235001
参考文献：
[1]W.-M Wang, Y.-T. Li, Z.-M. Sheng, X. Lu, and J. Zhang, Terahertz radiation by two-color lasers due to the field ionization of gases, Phys. Rev. E 87, 033108 (2013).
[2]W.-M. Wang, Z.-M. Sheng, Y.-T. Li, Y. Zhang, and J. Zhang, Terahertz emission driven by two-color laser pulses at various frequency ratios, Phys. Rev. A 96, 023844 (2017).
关于鼎信优威：
鼎信优威专注于弱光探测领域，涵盖从光源到探测的整个系统。主要产品有美国PI科学级CCD相机与单色仪，瑞典COBOLT的DPSS激光器，美国SEMROCK 的荧光与RAMAN滤光片，德国BECKER-HICKL 的TCSPC 单光子探测系统，瑞士苏黎世仪器的LOCK-IN 放大器。
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