編輯精選：太赫茲科學(xué)與技術(shù)

太赫茲（THz）輻射位于微波與紅外之間，兼具光學(xué)與電子學(xué)特性，具有非電離性穿透、寬帶譜及對(duì)超快時(shí)間分辨等獨(dú)特性質(zhì)。隨著高功率THz強(qiáng)源、寬帶低噪聲探測(cè)器及可調(diào)光學(xué)器件的發(fā)展，THz技術(shù)已實(shí)現(xiàn)從信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制到多光譜探測(cè)的迅速發(fā)展，并在超快動(dòng)力學(xué)測(cè)量、非平衡量子系統(tǒng)操控及高分辨率光譜學(xué)中展現(xiàn)重要應(yīng)用價(jià)值。

本專題匯編了Chinese Physics Letters (CPL)近年來(lái)發(fā)表的THz強(qiáng)源產(chǎn)生、探測(cè)及光譜學(xué)方面代表性成果，包括高平均功率強(qiáng)源、低強(qiáng)度光與納米結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的THz發(fā)射、鐵磁及半導(dǎo)體材料中亞皮秒自旋動(dòng)力學(xué)探測(cè)、強(qiáng)場(chǎng)THz圓二色性光譜系統(tǒng)、高靈敏度外差接收器及高分辨率光譜儀，以及光泵浦-THz探測(cè)在強(qiáng)場(chǎng)電離與載流子動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用。這些研究不僅揭示了THz輻射機(jī)制及超快自旋和載流子動(dòng)力學(xué)規(guī)律，也為太赫茲通信、成像、物態(tài)調(diào)控及強(qiáng)場(chǎng)光譜學(xué)提供了新方法和理論基礎(chǔ)。

LETTER

*呂治輝、趙增秀

In Situ Attosecond Probing of Strong-Field Ionization Dynamics via a Transient Plasma Grating

Ye Ma, Cong-Sen Meng, Zhi-Hui Lyu, Yuan Zhang, Dong-Wen Zhang, Xu Sun, Hai-Zhong Wu, Xiao-Wei Wang, Zeng-Xiu Zhao, and Jian-Min Yuan

Chin. Phys. Lett. 42, 120303 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/12/120303

本文提出基于瞬態(tài)等離子體光柵的全光學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)場(chǎng)電離動(dòng)力學(xué)的原位監(jiān)測(cè)，并解析阿秒尺度電離調(diào)控。進(jìn)一步應(yīng)用于雙色場(chǎng)中THz產(chǎn)生機(jī)制研究，發(fā)現(xiàn)電離產(chǎn)額與THz發(fā)射存在約0.18π相位差，揭示二者內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為THz輻射機(jī)理提供定量依據(jù)。

LETTER

*吳曉君

100-mW High-Average-Power Strong-Field Terahertz Source

Ao-Jie Xu, Jiang-Hao Li, De-Yin Kong, Jia-Hua Cai, Tong Chen, Deepak Suthar, Pei-Chao Cao, Xie-Qiu Yu, Yi-Lin Yang, Ming-Xuan Zhang, Amine El Moutaouakil, and Xiao-Jun Wu

Chin. Phys. Lett. 42, 120406 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/12/120406

本研究利用1030?nm、1?ps、2?mJ、100?kHz的飛秒激光泵浦鈮酸鋰晶體，并通過(guò)優(yōu)化泵浦光斑尺寸與脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)了迄今最高的太赫茲平均功率104?mW（轉(zhuǎn)換效率0.1%，室溫下無(wú)需冷卻），同時(shí)在1 kHz重頻下可獲得421?kV/cm的強(qiáng)電場(chǎng)，展示了其在高信噪比光譜學(xué)、成像及無(wú)損檢測(cè)等應(yīng)用中的潛力。

LETTER

*時(shí)立宇、李源、王垡、董濤、王楠林

Field-Induced Spin Continuum in Twin-Free Na3Co2SbO6 Revealed by Magneto-THz Spectroscopy

Rongsheng Li, Liyu Shi, Yuchen Gu, Yue Chen, Xintong Li, Qiong Wu, Shuxiang Xu, Dong Wu, Yuan Li, Fa Wang, Tao Dong, and Nanlin Wang

Chin. Phys. Lett. 42, 120711 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/12/120711

本研究通過(guò)磁光-太赫茲光譜研究了Na?Co?SbO?的自旋激發(fā)。在零場(chǎng)下觀察到TN以上的低能連續(xù)激發(fā)以及磁有序下0.5?THz的自旋波激發(fā)。當(dāng)施加面內(nèi)磁場(chǎng)時(shí)，自旋波在可轉(zhuǎn)化為磁連續(xù)譜并最終進(jìn)入極化態(tài)，且在a、b軸間存在顯著各向異性，表明該體系是研究場(chǎng)可調(diào)量子磁性及潛在量子自旋液體的理想模型。

LETTER

*金鉆明、侯磊、朱亦鳴

Carrier Dynamics and Enhanced Terahertz Generation in GaAs Photoconductive Emitters with Microstructures

Yanrong Xiang, Zuanming Jin, Lei Hou, Zhiqiang Lan, Yang Li, Yan Peng, and Yiming Zhu

Chin. Phys. Lett. 42, 110403 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/11/110403

表面態(tài)在寬帶太赫茲發(fā)射器中被預(yù)測(cè)起關(guān)鍵作用，其中光激發(fā)載流子主要局限在表面約1 μm范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)化GaAs表面可顯著提升紅外泵浦激光耦合效率并加速載流子弛豫，使光導(dǎo)天線太赫茲發(fā)射強(qiáng)度較非結(jié)構(gòu)化器件提高約7.85倍，同時(shí)改善信噪比。

LETTER

*吳曉君

Distortion-Free Zeeman Torque Sampling for Detecting Terahertz Magnetic Field Pulse

Chun-yan Geng, Yi-chen Su, De-yin Kong, Fei Dai, Cheng-song, and Xiao-jun Wu

Chin. Phys. Lett. 42, 110802 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/11/110802

本文提出基于Zeeman力矩采樣的鐵磁探測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了Py薄膜中強(qiáng)場(chǎng)太赫茲波形的無(wú)失真探測(cè)，并通過(guò)結(jié)構(gòu)工程在對(duì)稱與非對(duì)稱異質(zhì)結(jié)構(gòu)中同時(shí)解析出Zeeman力矩響應(yīng)與集體自旋波動(dòng)力學(xué)，顯著突破了傳統(tǒng)技術(shù)在強(qiáng)場(chǎng)條件下的靈敏度限制。

LETTER

*張隆輝、胡放榮

Graphene–Metal Hybrid Metasurface for Broadband Terahertz Logic Encoder Induced by Near-Field Coupling

Yufan Zhang, Longhui Zhang, Mingzhu Jiang, Chenyue Xi, Fangrong Hu, Yatao Zhou, Shangjun Lin, Xinlong Xu, and Zengxiu Zhao

Chin. Phys. Lett. 42, 100405 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/10/100405

本工作提出一種基于石墨烯–金屬混合超表面的THz寬帶NOR邏輯編碼器，實(shí)現(xiàn)0.52?THz帶寬內(nèi)平均調(diào)制深度超過(guò)80%的NOR功能，強(qiáng)近場(chǎng)耦合與表面電流分析揭示了其調(diào)制機(jī)理，為THz通信、6G網(wǎng)絡(luò)及成像應(yīng)用提供新方案。

LETTER

*徐晨燃

Electrically Tunable Graphene Terahertz Isolator Assisted by Nonreciprocal Plasmon

Chen-Ran Xu, Weiru Fan, Yanhao Tang, and Dawei Wang

Chin. Phys. Lett. 42, 014201 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/1/014201

非互易光隔離器能夠?qū)崿F(xiàn)光的單向傳播而無(wú)反射。本研究提出基于非互易石墨烯等離激元的非磁性太赫茲隔離器，在偏置漂移電流作用下實(shí)現(xiàn)超過(guò)20 dB隔離度且插入損耗小于3 dB，且通過(guò)調(diào)節(jié)載流子密度可將工作帶寬拓寬至1.7 THz，為電可調(diào)非磁性太赫茲隔離器的發(fā)展提供新途徑。

LETTER

*吳曉君

Generation of Circularly Polarized Strong-Field Terahertz Waves

Jiang-Hao Li, Hong-Ting Xiong, De-Yin Kong, Wei-Peng Zhao, Shao-Jie Liu, Bao-Gang Quan, and Xiao-Jun Wu

Chin. Phys. Lett. 41, 124201 (2024)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/12/124201

太赫茲圓二色性光譜（TCD）被廣泛用于研究生物大分子及其他材料的手性特性。本研究設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套集成的強(qiáng)場(chǎng)TCD光譜系統(tǒng)，通過(guò)傾斜波前與反射型超表面實(shí)現(xiàn)線偏振THz向圓偏振的高效轉(zhuǎn)換（橢圓率>0.9，轉(zhuǎn)換效率>90%，峰值電場(chǎng)>100?kV/cm），為強(qiáng)場(chǎng)條件下材料手性特性研究提供了重要工具。

LETTER

*劉笑宏、陳杰華、黃巍

Rydberg-Atom Terahertz Heterodyne Receiver with Ultrahigh Spectral Resolution

Zhenyue She, Xiaojie Zhu, Yayi Lin, Xianzhe Li, Xiaolin Yang, Yanfei Shang, Yuqin Teng, Haitao Tu, Kaiyu Liao, Caixia Zhang, Xiaohong Liu, Jiehua Chen, and Wei Huang

Chin. Phys. Lett. 41, 084201 (2024)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/8/084201

本文展示了一種室溫原子太赫茲外差接收器，實(shí)現(xiàn)了超高靈敏度與頻率分辨率。在338.7?GHz信號(hào)下實(shí)現(xiàn)2.88?μV·cm?1·Hz?1/2靈敏度、89?dB線性動(dòng)態(tài)范圍及赫茲級(jí)頻率分辨率，相比現(xiàn)有光譜儀提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)，為全頻段太赫茲應(yīng)用提供高性能方案。

LETTER

*金鉆明

Unveiling of Terahertz Emission from Ultrafast Demagnetization and the Anomalous Hall Effect in a Single Ferromagnetic Film

Zhiqiang Lan, Zhangshun Li, Haoran Xu, Fan Liu, Zuanming Jin, Yan Peng, and Yiming Zhu

Chin. Phys. Lett. 41, 044203 (2024)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/4/044203

本文通過(guò)太赫茲發(fā)射譜研究了Fe單層鐵磁體的亞皮秒自旋動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)太赫茲極性受磁化方向、層厚及界面控制，并區(qū)分了超快退磁與異常霍爾效應(yīng)的貢獻(xiàn)，為獲取磁性結(jié)構(gòu)中激光誘導(dǎo)的超快自旋動(dòng)力學(xué)提供了可行方法。

LETTER

*卞學(xué)濱

Enhanced THz Radiation from Spatially Inhomogeneous Fields

Guang-Rui Jia, Deng-Xin Zhao, Song-Song Zhang, Zi-Wei Yue, Chao-Chao Qin, Zhao-Yong Jiao, and Xue-Bin Bian

Chin. Phys. Lett. 40, 103202 (2023)

DOI: 10.1088/0256-307X/40/10/103202

本文提出一種基于低強(qiáng)度單色激光與三角形金屬納米結(jié)構(gòu)陣列產(chǎn)生的空間非均勻場(chǎng)的新型THz輻射方案，可通過(guò)調(diào)控電離電子的集體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)殘余電流，使THz輻射強(qiáng)度提升約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

PERSPECTIVE

*吳曉君

Extreme THz Radiation from Lithium Niobite Materials

Xiaojun Wu(吳曉君)

Chin. Phys. Lett. 40, 054001 (2023)

DOI: 10.1088/0256-307X/40/5/054001

目前在鈮酸鋰晶體中實(shí)現(xiàn)毫焦級(jí)太赫茲強(qiáng)源面臨相位失配、轉(zhuǎn)換效率低及強(qiáng)泵浦下非線性效應(yīng)等挑戰(zhàn)。研究通過(guò)傾斜脈沖波前、展寬泵浦脈沖、晶體堆疊與低溫冷卻等技術(shù)優(yōu)化，成功突破效率瓶頸，實(shí)現(xiàn)全球首個(gè)超 10 mJ（13.9 mJ）的鈮酸鋰太赫茲強(qiáng)源。該成果驗(yàn)證了鈮酸鋰晶體在高能太赫茲源領(lǐng)域的可行性，且未出現(xiàn)能量飽和，為進(jìn)一步提升輻射功率提供可能。

LETTER

*黃崟東，陳燕萍，常超

Laser-Chirp Controlled?Terahertz?Wave Generation from Air Plasma

Xing Xu(徐行), Yindong Huang(黃崟東), Zhelin Zhang(張喆林), Jinlei Liu(劉金磊), Jing Lou(婁菁), Mingxin Gao(高明鑫), Shiyou Wu(吳世有), Guangyou Fang(方廣有), Zengxiu Zhao(趙增秀), Yanping Chen(陳燕萍), Zhengming Sheng(盛政明), Chao Chang(常超)

Chin. Phys. Lett. 40, 045201 (2023)

DOI: 10.1088/0256-307X/40/4/045201

本文揭示了激光啁啾在雙色激光誘導(dǎo)空氣等離子體產(chǎn)生太赫茲輻射中的關(guān)鍵調(diào)控作用，由激光啁啾和強(qiáng)度共同決定的雙色激光相位差能夠解釋輻射極小值的形成。此外，激光脈沖與太赫茲波之間存在頻率依賴的相位匹配關(guān)系。以上結(jié)果表明通過(guò)調(diào)控入射激光啁啾可實(shí)現(xiàn)對(duì)THz輻射強(qiáng)度及頻譜的有效控制。

文章轉(zhuǎn)載自“ChinesePhysicsLetters”公眾號(hào)