美、俄、中研究人员首次利用液体水产生太赫兹波
2017-09-02 16:12:39 来源：微迷 评论：0 点击：
研究人员通过使用超短激光脉冲照射水薄膜，证实液体水可辐射太赫兹波。研究成果发表在《应用物理学报》。未来，该技术可用于无线数据传输、行业质量控制、具有穿透能力的高分辨率成像等领域。
纽约罗切斯特大学光学研究所、北京首都师范大学，以及俄罗斯圣彼得堡国立信息技术机械与光学大学研究人员，通过使用超短激光脉冲照射水薄膜，证实液体水可辐射太赫兹波。研究成果发表在《应用物理学报》。未来，该技术可用于无线数据传输、行业质量控制、具有穿透能力的高分辨率成像等领域。
研究结果是令人惊奇的，由于在太赫兹波段，水是光的强吸收体，并且很长一段时间，液体水似乎不太可能作为太赫兹辐射源。此前，研究人员已表明，然而，水可在其他频率辐射光，包括白光，水蒸气可以辐射太赫兹波。液体水产生太赫兹波的关键在使用非常薄（不到200微米厚）、可自由流动的水薄膜。
“虽然此刻预测该技术的任何工业或商业应用都为时尚早，但是我认为这提出了该技术的最后一块难题。此前，研究人员已可利用固体、气体和等离子体产生太赫兹波，该技术表明利用液体，尤其是水，也可产生太赫兹波。因而，物质的四种状态均可产生太赫兹波。”
在实验中，研究人员将飞秒激光脉冲（其持续时间大约为1皮秒，或10-12秒）聚焦在水膜内。激光脉冲在水薄膜内产生等离子体，电离水分子从而产生自由电子，最终辐射太赫兹波。
此前研究表明，太赫兹波可以几种源产生，包括空气等离子体。然而，在新研究中，科学家发现，与空气等离子体辐射出太赫兹波相比，水辐射出的太赫兹波展现出非常大的特性差异。例如，更长的激光脉冲持续时间增加了由水产生的太赫兹辐射能量，但对于空气等离子体则是相反的：更短的激光脉冲增加太赫兹辐射。此外，研究人员还发现，当光激励偏离正常入射角时，水产生的太赫兹波长取决于激光束的极化，而空气等离子体产生的太赫兹辐射波长则与极化无关。
研究人员目前对太赫兹波产生机制的理解，还无法充分解释这些现象。研究人员期望更进一步研究激光—水间的相互作用，这将更好地了解新现象背后的物理原因，并拓展新的应用。
水是人体中、地球上最重要的元素。利用水产生太赫兹波是了解水在这个频率范围作用的一步。以前，研究人员试图在大部分太赫兹应用中避免使用水。现在，研究人员可能会用水产生强太赫兹波。
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