太赫兹波在空气中的远程产生、探测、偏振控制及其应用

太赫兹波的特殊性使得它在安全检测、军用雷达和宽带通信等方面都具有广泛的应用前景，但由于太赫兹波在空气中传输时遭遇水汽的强吸收，使得太赫兹波的远距离传输十分困难。解决这一问题的途径之一是采用飞秒激光诱导的光丝来产生太赫兹脉冲，该技术可使太赫兹辐射完全摆脱距离的限制，通过控制光丝的位置，我们可以将太赫兹脉冲产生于检测目标附近，避免了太赫兹波在空气中传输被水汽吸收等造成的损耗。本项目研究飞秒光丝产生太赫兹脉冲的物理机制，探索提高光丝中太赫兹辐射峰值功率和更远距离产生太赫兹脉冲的技术途径；研究基于可见或紫外荧光信号太赫兹探测方法的物理机制，探索提高探测灵敏度的方法；研究太赫兹波远程传输时的偏振状态变化，探索远距离保偏传输太赫兹波的方法。研究形成的太赫兹波产生、探测和传输控制的新方法将推动太赫兹波远程应用实用化的进程。

飞秒激光诱导的空气等离子体产生宽带太赫兹脉冲近几年得到广泛关注，该技术可使太赫兹辐射完全摆脱传输时水汽强吸收的限制，通过控制等离子体产生的位置，可以将太赫兹脉冲送至检测目标的附近，避免了太赫兹波在空气中传输时被水汽吸收等造成的损耗。在过去近三年里，我们针对强激光与空气相互作用产生太赫兹辐射的关键科学和技术问题开展深入探索，取得的主要进展如下：（1）通过控制超短激光脉冲与气体靶作用形成的等离子体的空间分布，实现了一种双频宽带太赫兹脉冲的新方法；（2）通过改变激光双色场中泵浦光的偏振状态，揭示激光双色场中太赫兹辐射的产生机制的多样性；（3）通过控制双泵浦激光脉冲之间的时间延迟，实现对等离子体中太赫兹辐射的偏振控制。在这三年的时间里，在影响因子超过3.0的国际学术刊物（Appl. Phys. Lett.）上发表论文1篇，在国内核心刊物上发表论文1篇，其他结果正在整理成文章准备投稿。本项目已经基本达到了预期的研究目标。