近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在基于有機晶體的強場太赫茲光源研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Generation and characterization of intense terahertz pulses from DSTMS crystal為題，發(fā)表在《光學(xué)快報》（Optics Express）上。

太赫茲波因獨特的頻率和時間特性，在基礎(chǔ)科學(xué)研究以及信息等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要價值。當(dāng)太赫茲場強達(dá)到MV/cm量級，可以實現(xiàn)對材料物性的超快調(diào)控，包括調(diào)控電子、聲子、自旋等基礎(chǔ)物性以及誘導(dǎo)材料相變等。長期以來，強場太赫茲波的產(chǎn)生技術(shù)匱乏是限制其廣泛應(yīng)用的主要因素。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，超短脈沖激光驅(qū)動晶體中的光整流效應(yīng)，為強場太赫茲波的產(chǎn)生提供了可靠方案。

該工作基于上海光機所新一代超強超短脈沖激光綜合實驗裝置，利用高能紅外激光驅(qū)動有機晶體DSTMS發(fā)生光整流效應(yīng)，通過優(yōu)化相位匹配條件，獲得單脈沖能量175μJ、峰值場強17MV/cm的強場太赫茲波，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到2%，頻譜覆蓋0.1-4.5THz。研究人員采用電光采樣、頻譜分析等手段，對太赫茲波的時域、頻域、泵浦功率密度依賴等特性進(jìn)行系統(tǒng)分析。該工作推動了太赫茲波段的強場光源研究，為強場太赫茲物性調(diào)控提供了優(yōu)異的驅(qū)動光源。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院儀器設(shè)備研制項目、中國科學(xué)院人才引進(jìn)計劃、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊計劃等的支持。

強場太赫茲波的產(chǎn)生和表征。（a）太赫茲時域波形；（b）太赫茲頻譜；（c）太赫茲能量和轉(zhuǎn)化效率與泵浦功率密度的依賴關(guān)系。