CPL编辑精选: 太赫兹科学与技术

编辑精选：太赫兹科学与技术

太赫兹（THz）辐射位于微波与红外之间，兼具光学与电子学特性，具有非电离性穿透、宽带谱及对超快时间分辨等独特性质。随着高功率THz强源、宽带低噪声探测器及可调光学器件的发展，THz技术已实现从信号产生、调制到多光谱探测的迅速发展，并在超快动力学测量、非平衡量子系统操控及高分辨率光谱学中展现重要应用价值。

本专题汇编了Chinese Physics Letters (CPL)近年来发表的THz强源产生、探测及光谱学方面代表性成果，包括高平均功率强源、低强度光与纳米结构驱动的THz发射、铁磁及半导体材料中亚皮秒自旋动力学探测、强场THz圆二色性光谱系统、高灵敏度外差接收器及高分辨率光谱仪，以及光泵浦-THz探测在强场电离与载流子动力学中的应用。这些研究不仅揭示了THz辐射机制及超快自旋和载流子动力学规律，也为太赫兹通信、成像、物态调控及强场光谱学提供了新方法和理论基础。

LETTER

*吕治辉、赵增秀

In Situ Attosecond Probing of Strong-Field Ionization Dynamics via a Transient Plasma Grating

Ye Ma, Cong-Sen Meng, Zhi-Hui Lyu, Yuan Zhang, Dong-Wen Zhang, Xu Sun, Hai-Zhong Wu, Xiao-Wei Wang, Zeng-Xiu Zhao, and Jian-Min Yuan

Chin. Phys. Lett. 42, 120303 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/12/120303

本文提出基于瞬态等离子体光栅的全光学方法，实现强场电离动力学的原位监测，并解析阿秒尺度电离调控。进一步应用于双色场中THz产生机制研究，发现电离产额与THz发射存在约0.18π相位差，揭示二者内在关联，为THz辐射机理提供定量依据。

LETTER

*吴晓君

100-mW High-Average-Power Strong-Field Terahertz Source

Ao-Jie Xu, Jiang-Hao Li, De-Yin Kong, Jia-Hua Cai, Tong Chen, Deepak Suthar, Pei-Chao Cao, Xie-Qiu Yu, Yi-Lin Yang, Ming-Xuan Zhang, Amine El Moutaouakil, and Xiao-Jun Wu

Chin. Phys. Lett. 42, 120406 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/12/120406

本研究利用1030 nm、1 ps、2 mJ、100 kHz的飞秒激光泵浦铌酸锂晶体，并通过优化泵浦光斑尺寸与脉冲宽度，实现了迄今最高的太赫兹平均功率104 mW（转换效率0.1%，室温下无需冷却），同时在1 kHz重频下可获得421 kV/cm的强电场，展示了其在高信噪比光谱学、成像及无损检测等应用中的潜力。

LETTER

*时立宇、李源、王垡、董涛、王楠林

Field-Induced Spin Continuum in Twin-Free Na3Co2SbO6 Revealed by Magneto-THz Spectroscopy

Rongsheng Li, Liyu Shi, Yuchen Gu, Yue Chen, Xintong Li, Qiong Wu, Shuxiang Xu, Dong Wu, Yuan Li, Fa Wang, Tao Dong, and Nanlin Wang

Chin. Phys. Lett. 42, 120711 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/12/120711

本研究通过磁光-太赫兹光谱研究了Na₃Co₂SbO₆的自旋激发。在零场下观察到TN以上的低能连续激发以及磁有序下0.5 THz的自旋波激发。当施加面内磁场时，自旋波在可转化为磁连续谱并最终进入极化态，且在a、b轴间存在显著各向异性，表明该体系是研究场可调量子磁性及潜在量子自旋液体的理想模型。

LETTER

*金钻明、侯磊、朱亦鸣

Carrier Dynamics and Enhanced Terahertz Generation in GaAs Photoconductive Emitters with Microstructures

Yanrong Xiang, Zuanming Jin, Lei Hou, Zhiqiang Lan, Yang Li, Yan Peng, and Yiming Zhu

Chin. Phys. Lett. 42, 110403 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/11/110403

表面态在宽带太赫兹发射器中被预测起关键作用，其中光激发载流子主要局限在表面约1 μm范围内。结构化GaAs表面可显著提升红外泵浦激光耦合效率并加速载流子弛豫，使光导天线太赫兹发射强度较非结构化器件提高约7.85倍，同时改善信噪比。

LETTER

*吴晓君

Distortion-Free Zeeman Torque Sampling for Detecting Terahertz Magnetic Field Pulse

Chun-yan Geng, Yi-chen Su, De-yin Kong, Fei Dai, Cheng-song, and Xiao-jun Wu

Chin. Phys. Lett. 42, 110802 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/11/110802

本文提出基于Zeeman力矩采样的铁磁探测技术，实现了Py薄膜中强场太赫兹波形的无失真探测，并通过结构工程在对称与非对称异质结构中同时解析出Zeeman力矩响应与集体自旋波动力学，显著突破了传统技术在强场条件下的灵敏度限制。

LETTER

*张隆辉、胡放荣

Graphene–Metal Hybrid Metasurface for Broadband Terahertz Logic Encoder Induced by Near-Field Coupling

Yufan Zhang, Longhui Zhang, Mingzhu Jiang, Chenyue Xi, Fangrong Hu, Yatao Zhou, Shangjun Lin, Xinlong Xu, and Zengxiu Zhao

Chin. Phys. Lett. 42, 100405 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/10/100405

本工作提出一种基于石墨烯–金属混合超表面的THz宽带NOR逻辑编码器，实现0.52 THz带宽内平均调制深度超过80%的NOR功能，强近场耦合与表面电流分析揭示了其调制机理，为THz通信、6G网络及成像应用提供新方案。

LETTER

*徐晨燃

Electrically Tunable Graphene Terahertz Isolator Assisted by Nonreciprocal Plasmon

Chen-Ran Xu, Weiru Fan, Yanhao Tang, and Dawei Wang

Chin. Phys. Lett. 42, 014201 (2025)

DOI: 10.1088/0256-307X/42/1/014201

非互易光隔离器能够实现光的单向传播而无反射。本研究提出基于非互易石墨烯等离激元的非磁性太赫兹隔离器，在偏置漂移电流作用下实现超过20 dB隔离度且插入损耗小于3 dB，且通过调节载流子密度可将工作带宽拓宽至1.7 THz，为电可调非磁性太赫兹隔离器的发展提供新途径。

LETTER

*吴晓君

Generation of Circularly Polarized Strong-Field Terahertz Waves

Jiang-Hao Li, Hong-Ting Xiong, De-Yin Kong, Wei-Peng Zhao, Shao-Jie Liu, Bao-Gang Quan, and Xiao-Jun Wu

Chin. Phys. Lett. 41, 124201 (2024)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/12/124201

太赫兹圆二色性光谱（TCD）被广泛用于研究生物大分子及其他材料的手性特性。本研究设计并实现了一套集成的强场TCD光谱系统，通过倾斜波前与反射型超表面实现线偏振THz向圆偏振的高效转换（椭圆率>0.9，转换效率>90%，峰值电场>100 kV/cm），为强场条件下材料手性特性研究提供了重要工具。

LETTER

*刘笑宏、陈杰华、黄巍

Rydberg-Atom Terahertz Heterodyne Receiver with Ultrahigh Spectral Resolution

Zhenyue She, Xiaojie Zhu, Yayi Lin, Xianzhe Li, Xiaolin Yang, Yanfei Shang, Yuqin Teng, Haitao Tu, Kaiyu Liao, Caixia Zhang, Xiaohong Liu, Jiehua Chen, and Wei Huang

Chin. Phys. Lett. 41, 084201 (2024)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/8/084201

本文展示了一种室温原子太赫兹外差接收器，实现了超高灵敏度与频率分辨率。在338.7 GHz信号下实现2.88 μV·cm⁻¹·Hz⁻¹/²灵敏度、89 dB线性动态范围及赫兹级频率分辨率，相比现有光谱仪提升两个数量级，为全频段太赫兹应用提供高性能方案。

LETTER

*金钻明

Unveiling of Terahertz Emission from Ultrafast Demagnetization and the Anomalous Hall Effect in a Single Ferromagnetic Film

Zhiqiang Lan, Zhangshun Li, Haoran Xu, Fan Liu, Zuanming Jin, Yan Peng, and Yiming Zhu

Chin. Phys. Lett. 41, 044203 (2024)

DOI: 10.1088/0256-307X/41/4/044203

本文通过太赫兹发射谱研究了Fe单层铁磁体的亚皮秒自旋动力学，发现太赫兹极性受磁化方向、层厚及界面控制，并区分了超快退磁与异常霍尔效应的贡献，为获取磁性结构中激光诱导的超快自旋动力学提供了可行方法。

LETTER

*卞学滨

Enhanced THz Radiation from Spatially Inhomogeneous Fields

Guang-Rui Jia, Deng-Xin Zhao, Song-Song Zhang, Zi-Wei Yue, Chao-Chao Qin, Zhao-Yong Jiao, and Xue-Bin Bian

Chin. Phys. Lett. 40, 103202 (2023)

DOI: 10.1088/0256-307X/40/10/103202

本文提出一种基于低强度单色激光与三角形金属纳米结构阵列产生的空间非均匀场的新型THz辐射方案，可通过调控电离电子的集体运动实现强残余电流，使THz辐射强度提升约两个数量级。

PERSPECTIVE

*吴晓君

Extreme THz Radiation from Lithium Niobite Materials

Xiaojun Wu(吴晓君)

Chin. Phys. Lett. 40, 054001 (2023)

DOI: 10.1088/0256-307X/40/5/054001

目前在铌酸锂晶体中实现毫焦级太赫兹强源面临相位失配、转换效率低及强泵浦下非线性效应等挑战。研究通过倾斜脉冲波前、展宽泵浦脉冲、晶体堆叠与低温冷却等技术优化，成功突破效率瓶颈，实现全球首个超 10 mJ（13.9 mJ）的铌酸锂太赫兹强源。该成果验证了铌酸锂晶体在高能太赫兹源领域的可行性，且未出现能量饱和，为进一步提升辐射功率提供可能。

LETTER

*黄崟东，陈燕萍，常超

Laser-Chirp Controlled Terahertz Wave Generation from Air Plasma

Xing Xu(徐行), Yindong Huang(黄崟东), Zhelin Zhang(张喆林), Jinlei Liu(刘金磊), Jing Lou(娄菁), Mingxin Gao(高明鑫), Shiyou Wu(吴世有), Guangyou Fang(方广有), Zengxiu Zhao(赵增秀), Yanping Chen(陈燕萍), Zhengming Sheng(盛政明), Chao Chang(常超)

Chin. Phys. Lett. 40, 045201 (2023)

DOI: 10.1088/0256-307X/40/4/045201

本文揭示了激光啁啾在双色激光诱导空气等离子体产生太赫兹辐射中的关键调控作用，由激光啁啾和强度共同决定的双色激光相位差能够解释辐射极小值的形成。此外，激光脉冲与太赫兹波之间存在频率依赖的相位匹配关系。以上结果表明通过调控入射激光啁啾可实现对THz辐射强度及频谱的有效控制。

文章转载自“ChinesePhysicsLetters”公众号