太赫兹科学与技术展望.PDF

太赫兹技术与应用专题 2013 －08 －23 收到 太赫兹科学与技术展望 † email ：xi-cheng.zhang@ rochester.edu † 张希成1，2 ， DOI：10.7693/w (1 华中科技大学武汉光电国家实验室 武汉 430074) (2 The Institute of Optics ，University of Rochester ，Rochester ，New York ，USA) 这篇文章以问答的形式表达了我个人对太赫 Q ：您那个时候如何获得太赫兹波？如何探测 兹科学与技术发展前景的看法。这些问答是从 它？ 我与 “Nature ”( 《自然》杂志) 、“Nature Photon- A ：记得当我在Auston 教授的实验室发现飞 ics ”( 《自然光子学》杂志) 、“Science ”( 《科 秒激光脉冲从一个无偏压的半导体硅片激励出脉 学》杂志)和英国广播公司等这些国际期刊和媒 冲太赫兹波时，我非常兴奋。我们当时尝试过许 体的近期访谈中选择出来的( 下文中，Q 代表国 多我们身边能找到的材料，包括电介质、金属、 际期刊和媒体记者的提问，A 代表本文作者的 纸巾、衣服、木材，以寻找新的产生太赫兹波的 回答) 。 材料，并理解其中的物理现象。 Q ：您是如何对太赫兹研究产生兴趣的？ Q ：20 世纪90 年代，太赫兹研究在技术上的 A ：我从1987年到1991年这4 年一直在哥伦比 瓶颈是什么？ 亚大学David Auston 教授的小组里工作，他是太赫 A ：缺乏有效的太赫兹源是太赫兹在学术研究 兹超快光子学领域的先驱者，并引导我涉入这个领 领域中的制约，后来缺少价格低的太赫兹源是工业 域的研究。太赫兹光谱学覆盖了从0.1 到10 THz 之 应用的主要问题。飞秒激光器产生太赫兹的传统方 间的电磁光谱，与其他辐射形式相比，太赫兹还具 法非常昂贵。半导体太赫兹源，尤其是量子级联激 有光学频率以外的独特优点。一个单位的太赫兹光 光器的发明奠定了太赫兹在工业上的应用基础。 子能量为一个单位的X 光的光子能量的一百万分之 Q ：您认为什么时候世界认识到太赫兹研究的 一，不会造成辐伤电离，因此被认为对身体是无害 重要性？在那时有什么里程碑式的工作被报道吗？ 的。太赫兹也能穿透许多明显不透明的材料如硬纸 A ：我认为有两个里程碑：一个是在80 年代 板、纸、塑料和衣服，对于探查隐蔽的走私物品， 末90 年代初证实了通过使用超短激光脉冲产生脉 如武器、爆炸物或者毒品，是非常理想的。 冲太赫兹(Gerard Mourou，David Auston 和Daniel Q ：当您1990 年开始研究太赫兹时，您最感 R. Grischkowsky 首创) 。2002 年，在欧洲的一个小 兴趣的研究课题是什么？ 组证明了半导体量子级联激光器产生4.4 THz 的 A ：当我在Auston 教授的小组工作时，有两 波，这一研究被发表在Nature 上。我是这篇文章 种用脉冲激光器产生太赫兹波的方式，现在我们 的审稿人之一，也是文章第一作者(Rüdeger 仍在使用这些方法。一是光电导天线(Auston 开 Köhler)博士论文委员会成员。我认为这个研究打 关) ，二是光整流。后来我们发现，只要用脉冲激 开了工业应用的大门。最近的许多研究和发展都 光器产生瞬变电流或电偶极子，就能得到一个可 是在这些里程碑之后