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南京理工在固體太赫茲光源方面取得進(jìn)展

發(fā)布：cyqdesign 2023-11-13 09:41 閱讀：993
近日，南京理工大學(xué)理學(xué)院金成教授團(tuán)隊在固體太赫茲光源產(chǎn)生的理論研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在美國物理學(xué)會著名學(xué)術(shù)期刊《物理評論A》（Physical Review A）上，論文題目為 “Optimal generation and systematic analysis of tunable terahertz emissions from single-layer graphene using two-color laser pulses with different durations”，其中南京理工大學(xué)為第一完成單位，理學(xué)院博士后管仲為第一作者，金成教授為通訊作者，論文合作者包括西北師范大學(xué)周效信教授、王國利教授和西北民族大學(xué)李小勇教授。 ruMS5OqM  
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圖1. 不同脈寬激光驅(qū)動下單層石墨烯輻射的太赫茲譜：(a) 512 fs；(b) 106 fs; (c) 53 fs。 (d)單色激光的傅里葉譜，激光脈寬與圖(a)-圖(c)相同。 0Q\6GCzN\  
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圖2. 不同載波包絡(luò)相位及不同頻段下合成的太赫茲波。(a) 20 THz下的太赫茲譜隨載波包絡(luò)相位的變化；(b) 太赫茲波形隨載波包絡(luò)相位的變化；(c) 固定載波包絡(luò)相位下，不同頻段的太赫譜；(d) 固定載波包絡(luò)相位下，不同頻段合成的太赫茲波形。
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太赫茲（THz）輻射在科學(xué)技術(shù)方面有著比較廣泛的應(yīng)用，例如，太赫茲譜成像、非線性太赫茲光譜學(xué)、無線通訊及醫(yī)療診斷。然而，現(xiàn)有的太赫茲產(chǎn)生技術(shù)無法靈活調(diào)控頻率范圍。管仲等人通過對單層石墨烯使用三種不同脈沖寬度的雙色激光，利用基因遺傳算法（GA）對太赫茲輻射進(jìn)行優(yōu)化，成功產(chǎn)生了頻率可調(diào)的太赫茲光源。在研究中，他們針對不同脈寬的激光，對雙色激光強(qiáng)度比，相位差等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并發(fā)現(xiàn)不同脈沖寬度下，最佳參數(shù)的特征也不同，產(chǎn)生的太赫茲光譜形狀也不同（如圖1所示）。同時，他們分別使用干涉模型、四波混頻模型和不對稱參數(shù)模型解釋了不同脈沖寬度下的太赫茲輻射機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雙色激光持續(xù)時間增加時，決定太赫茲輻射的主要機(jī)制由激光-體系的對稱性轉(zhuǎn)變?yōu)樗牟ɑ祛l過程。在激光能量固定的情況下，較短的持續(xù)時間的激光更適合產(chǎn)生強(qiáng)的太赫茲輻射，而較長的持續(xù)時間的激光更適合調(diào)控太赫茲輻射。此外，他們通過改變?nèi)肷浼す獾某掷m(xù)時間以及相位差，獲取了可控載波包絡(luò)相位及周期數(shù)的太赫茲波（如圖2所示）。該項研究成果為未來可調(diào)控低頻太赫茲的發(fā)射技術(shù)提供了新的思路和方法。 Qx$C oY