太赫茲（THz）輻射位于中紅外和微波輻射之間，由于其單光子能量低和譜“指紋性”等獨特優(yōu)勢，在材料科學(xué)、生物醫(yī)療和國防安全等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。然而大能量太赫茲輻射源的缺乏是限制太赫茲科學(xué)和應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題之一。有多種電子學(xué)和光學(xué)的方法可以獲得太赫茲輻射，但到目前為止，公開報道的太赫茲脈沖能量均小于毫焦。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心光物理重點實驗室L05組研究員李玉同和上海交通大學(xué)張杰、廖國前等人組成的研究團隊，對強激光-固體靶相互作用產(chǎn)生太赫茲輻射的新途徑進行了探索。在前期利用激光加速的高能電子激發(fā)太赫茲渡越輻射工作的基礎(chǔ)上[Phys. Rev. Lett. 116, 205003 (2016)]，最近在與英國盧瑟福實驗室教授David Neely等人進行的聯(lián)合實驗中，大幅提升了太赫茲脈沖能量。

利用不同方法獲得的太赫茲峰值功率比較

實驗是在盧瑟福實驗室的Vulcan激光裝置進行的，實驗方案由中方提出。利用皮秒超強激光裝置，他們首先在固體薄膜靶中加速大量高能電子，之后，當電子從靶背面逃逸到真空時，通過渡越輻射，激發(fā)了高強度太赫茲輻射。實驗表明，太赫茲脈沖能量高達50 mJ，這是迄今為止在實驗室中獲得的最高太赫茲能量。

太赫茲已經(jīng)在許多研究和技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用，例如，用于機場安檢的全身掃描儀。這種由高功率激光器驅(qū)動的強太赫茲光源為人們研究物質(zhì)的非線性動力學(xué)等問題提供了機遇。

相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金委、中科院、科技部和牛頓基金的支持。