超短激光驱动的宽带太赫兹光谱学综述

宽带太赫兹光谱学（特邀论文）是21世纪初期的一个重要研究领域，它探讨了在现代科技中如何利用超短脉冲激光来生成和检测太赫兹辐射。太赫兹辐射，波段位于微波和红外之间，具有独特的非线性和生物穿透性，使其在材料科学、生物医学和通信等领域展现出巨大潜力。本文综述了目前主要的太赫兹辐射生成和探测技术，特别强调了基于超短脉冲激光的策略，如光导电天线激发下的相干超短太赫兹脉冲的产生。 文章首先概述了传统的太赫兹辐射源，如量子级联激光器（QCLs）、光电导效应、温差电机等，以及这些方法在产生连续或单个脉冲太赫兹信号方面的应用。然后，重点聚焦于宽带太赫兹光谱学，这是通过利用超短脉冲激光实现的。在宽带脉冲太赫兹辐射的生成方面，通过优化激光参数如脉冲宽度和重复频率，可以调控辐射的频谱宽度，从而获取更宽的频率响应范围。 对于探测部分，论文介绍了多种传感器技术，如光电探测器、超导探测器和混合技术，它们能够捕获并解析不同类型的太赫兹信号，包括非线性和瞬态响应。特别是，时间域太赫兹时域光谱法（THz-TDS）作为一种重要的分析手段，它通过测量太赫兹脉冲与样品相互作用后的时域响应，揭示了材料的动态性质和结构信息。 作者范慧详细讨论了使用超短脉冲激光激发的光导电天线产生的相干太赫兹脉冲的时间域波形及其对应的傅立叶变换谱。随着激光脉冲持续时间的变化，这些波形和谱会发生显著变化，这为理解不同脉冲特性对宽带太赫兹信号的影响提供了关键数据。通过这种宽带太赫兹光谱测量，科研人员能更深入地研究材料的光学性质，如极化、吸收和散射特性，甚至微米级尺度上的电磁行为。 宽带太赫兹光谱学是现代科技发展的重要驱动力，特别是在研究材料的新现象、检测新型材料以及开发新型通信技术方面。这篇邀请论文为读者提供了一个全面的视角，展示了如何利用超短脉冲激光技术和宽带检测方法进行深入的太赫兹科学研究。