波長連續(xù)可調的強場太赫茲（THz）輻射，在前沿科學研究和技術領域具有應用價值。目前，國際上強場太赫茲輻射產(chǎn)生集中在0.1THz至5THz低頻范圍內(nèi)，如何在5THz至30THz頻段實現(xiàn)連續(xù)可調且具高強度輸出的太赫茲輻射，是領域亟待解決的技術難題。
此前，為破解5THz至30THz波長連續(xù)可調強場太赫茲產(chǎn)生的難題，中國科學院上海高等研究院研究團隊發(fā)展了基于拍頻激光操控電子束、利用束流集體效應增強微聚束，進而產(chǎn)生大范圍連續(xù)可調強場太赫茲自由電子激光的新方案。同時，團隊自主研制出雙周期可切換的高場強電磁扭擺器，為后續(xù)實驗驗證提供了理論支撐與技術保障。
近期，依托我國光子大科學設施——上海軟X射線自由電子激光裝置，團隊驗證了上述方案的可行性，并實現(xiàn)了7THz至30THz（波長約10微米至40微米）連續(xù)可調的國際峰值亮度最高的太赫茲輻射。該源的單脈沖能量達400微焦，光譜帶寬為7.7%到14.7%，能量抖動低于10%，脈沖長度可在300飛秒至3皮秒之間靈活調節(jié)，最高重復頻率達50Hz。若進一步結合超導連續(xù)波加速器技術，其重復頻率有望提升至MHz量級。
這一成果拓展了強場太赫茲輻射的性能邊界，為前沿科學研究和關鍵產(chǎn)業(yè)應用奠定了基礎。
相關研究成果在線發(fā)表在《自然-光子學》（Nature Photonics）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊計劃等的支持。
可調強場太赫茲自由電子激光研究獲進展
強場THz輻射產(chǎn)生原理和布局圖
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