研究人员一直在探索基于在等离子体源探测太赫兹射线真相究竟是什么？

研究人员一直在探索基于等离子体的高功率太赫兹辐射源。然而，直接测量等离子体细丝内的太赫兹场对科学家提出了挑战，因为放置在等离子体内的任何探测器都会失效。

最近，两位美国科学家报告说，他们直接探测到由强激光单次发射产生的等离子体灯丝内的太赫兹场。两人利用了一种称为太赫兹场感应二次谐波生成的非线性光学过程，他们说这是第一次在人类可见的波长下产生信号。

研究小组一直在研究太赫兹信号相干检测的各种选择，包括一种称为非线性晶体内电光采样的泵浦探针技术。然而，晶体内部的共振和其他问题阻碍了太赫兹射线的有效检测。过去的TFISH实验需要多次发射高功率激光，但科学家更愿意用单次射击来测量太赫兹场。

为了实现这一目标，美国罗切斯特大学的Kareem J. Garriga Francis和Optica研究员习-Cheng Zhang修改了通常的TFISH实验配置，该配置混合了基波和二次谐波光束，以在自由空间中产生强太赫兹场。Garriga Francis说：“由于太赫兹是不可见的，系统可能会遗漏一些太赫兹，一些太赫兹可能会被水蒸气吸收，或者太赫兹焦点的形状可能会扭曲。“这导致TFISH的转换效率降低。

Zhang说，通过测量Rochester TFISH实验中的远场二次谐波信号，该团队跟踪了等离子体灯丝内部局部太赫兹场的强度和分布。加里加·弗朗西斯指出，该实验在太赫兹辐射产生时对其进行检测，因此无需用收集光学器件进行引导。

根据Garriga Francis的说法，实验装置的光学对准构成了最大的挑战。他说，这要求科学家们“在空间和时间上将50至100微米的等离子体与7微米的光束相匹配”。

Garriga Francis说，罗切斯特的实验表明，TFISH的“转换效率提高了两个数量级以上”。他补充说，他们的方法揭示了太赫兹辐射的形状和光谱，但科学家们仍然需要学习如何量化信号的电场强度。