双色光激发液体介质辐射太赫兹波的仿真研究*

田泽中，朱 艳，王浩洋

（昆明理工大学，云南 昆明 650500）

0 引言

近几十年，太赫兹技术在高带宽通信[1-2]、医疗诊断[3]、无损检测[4-5]和安全检查[6-7]方面引起了广泛关注，表现出巨大的发展潜力。超短脉冲激光器的发展，使获得可靠的太赫兹源成为可能[8-9]，但缺乏大功率、宽频带和高效率的太赫兹源仍然是制约太赫兹技术发展的关键问题。在众多产生太赫兹辐射的方法中，最常见的是光整流和飞秒成丝[10]两种方法。飞秒成丝是指飞秒激光脉冲在介质中传输时，由强激光引起的自聚焦效应和电离介质后产生的等离子体带来的衍射与折射效应共同作用而达到的一种动态平衡，形成稳定的等离子体通道，而太赫兹波伴随着等离子体形成产生[11]。相较于光整流方法，飞秒成丝可以产生宽带宽、高能量的太赫兹辐射[12]。自1993 年飞秒成丝产生太赫兹被报道以来，飞秒成丝主要使用气体介质（通常为空气、氮气）产生太赫兹波，但气体介质一般存在分子密度低、能量转换效率低等问题。与气体介质相比，液体介质具有较高的分子密度和较低的电离势。此外，由于液体介质具有良好的自愈性，所以不容易被击穿。2017 年，Zhang 等人通过将高强度超短激光脉冲聚焦在液体水膜中，产生了强于空气介质的太赫兹辐射[13]。这是自2008 年继水蒸气产生太赫兹辐射后，水介质作为太赫兹辐射源的另一个重大进展[14]。近年来，液体太赫兹源作为新的研究方向获得了人们的广泛关注。迄今为止，除水之外的其他液体如乙醇、甲醇、重水和丙酮激发太赫兹辐射的实验都已得到验证[15-16]。……