太赫兹(THz)电磁波介于毫米波与红外光之间,是一个尚未被彻底认知和使用的频段。太赫兹科学技能在近二十年中得到了迅猛展开,在使用范畴的研讨也正在广泛展开之中。但由于缺少适宜的THz光源,尤其是单色大频率规划可调谐的THz激光光源,约束了相关研讨方向的展开。
THz光可依据激光技能、电子辐射等而发生。在光学范畴,THz量子级联激光器近年得到了迅猛展开,但其功率,依据频率不同,约束在百微瓦至瓦量级,这类半导体激光器有很有限的调谐规划,一起其所需的低温运转环境也是约束其大规划的使用的要素之一。依据加速器的THz电子辐射源具有高功率的特色,但其设备规划巨大、造价昂扬,难以遍及。展开紧凑型,乃至便携式,一起具有高功率、大频率规划可调特色的THz辐射源是相关研讨方向的重要前沿,但现在国际上这个方向的展开缓慢。
自2015年中期以来,在陆亚林教授领导下,成立了国家同步辐射实验室“先进THz技能课题组”,该课题组结合国家同步辐射实验室的技能专长,会集实验室要害技能力量,充沛的发挥团队效果,环绕“紧凑型THz电子辐射源”这一主题,展开理论研讨及要害技能展开,并在近期获得了系列研讨展开。
在接连波THz辐射方面,该课题组使用其发现的特异Smith-Purcell效应,进步电子束与辐射之间的能量转化功率,从而提出了一种可依据老练电子源技能来发生W量级辐射功率、频率可到1.5 THz的奥罗管辐射源计划。该论文发表于Applied physics letters, 108, 183510, (2016)(全文链接:),该光源具有低成本、便携式的特色。
为得到更高功率的接连波THz辐射源,该课题组提出一种THz尾场辐射自由电子激光谐波发生技能,可依据技能老练的、可移动的高压直流电子枪发生kW量级的THz辐射源。该论文发表于Optics letters, 46 (11), 2458, (2016)(全文链接:
在辐射频率可接连调谐的THz源方面,该课题组在其把握的激光脉冲堆积技能及高品质电子脉冲串发生技能的基础上,经过选用高次谐波增强技能提出了一种紧凑型(全长3米左右)、高功率(MW级脉冲功率)、频率大规划接连可调谐(0.5-5.0 THz)的预聚束THz自由电子激光辐射源计划。该论文发表于Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2016, DOI :10.1007/s1-9(全文链接:)。
为战胜依据微波电子枪的辐射源在发生低频率(0.5 THz以下)、高重复频率、小型化光源方面的约束,该课题组采取了激光脉冲串激起光阴极直流电子枪发生非相对论性电子脉冲串,经过调理电子脉冲重复频率、选择性激起慢波结构的不同高阶形式,并使用非相对论电子束速度可调的特性,提出一种辐射频率0.1-1.0 THz可调的小型化、高重复频率辐射源。该论文发表于Optics Express, 24 (4), 4109, (2016)。(全文链接:)
一起,相关研讨技能已请求五项我国发明专利。该课题组正在持续深化相关要害原理和技能的研讨,为未来在合肥规划、展开与建造坐落低能量区的自由电子激光器大型科学设备供给要害原理和技能储备。