Hassas Ölçüm Enstitüsü, Sıvı Terahertz Dalga Üretim Mekanizmalarının Teorik Çalışmasında Gelişmeler Sağlıyor

Terahertz dalgaları iletişim ve görüntüleme uygulamalarında değerlidir. Güçlü alanlı ultra hızlı lazerlerin madde ile doğrusal olmayan etkileşimi, terahertz dalgaları üretmenin önemli yollarından biridir. Plazma, gaz ve kristaller gibi terahertz üreten ortamlarla ilgili deneysel ve teorik çalışmalar nispeten iyi incelenmiştir. Ancak terahertz dalgaları için çok güçlü bir soğurucu ortam olan sıvı suyun terahertz dalgaları ürettiği bildirilmemiştir. 2017 yılında, sıvı film kalınlığı veya sıvı ışın çapı göz önüne alındığında terahertz dalgalarının emilenden daha fazla yayıldığı deneysel olarak bulunmuştur. mikrometre ölçeğine indirgenir. Bu, sıvı terahertz dalga araştırmalarında yeni bir yön açtı.
Son yıllarda sıvı terahertz dalgaları alanında deneysel raporlar bulunmaktadır, ancak deneysel olarak gözlemlenen olayların çoğu diğer ortamların sonuçlarından farklıdır. Örneğin: tek renkli bir lazer alanı etkili bir şekilde sıvı terahertz dalgaları oluşturabilirken, gaz ortamı iki renkli lazerin belirli bir faz farkına ihtiyaç duyar; Sıvı terahertz dalgasının verimi, tahrik eden lazerin enerjisiyle orantılıdır, gaz ortamında ise kare bir ilişki vardır; Belirli bir aralıkta sıvı terahertz dalga verimi lazerin darbe genişliğinin artmasıyla artarken, gaz ortamında bunun tersi geçerlidir; iki renkli lazer sürücüsünde, sıvı terahertz dalgası İki renkli lazer tarafından yönlendirilen sıvı terahertz dalgasında modüle edilmemiş bir sinyal görünürken, gaz ortamında benzer bir sinyal görülmez. Karmaşık ve düzensiz sıvı fazlı sistemlerin teorik olarak incelenmesi her zaman zor bir problem olmuştur ve yukarıdaki olayların mevcut teorilerle açıklanması zordur. Araştırmacılar, yüksek ışık yoğunluğundaki bazı makroskobik deneysel sonuçları yalnızca önceki plazma modellerine ve arayüz etkilerine dayanarak açıklayabiliyorlar.
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi (CAS) Hassas Ölçüm Bilimi ve Teknolojik Yenilik Enstitüsü'nde (IPMSI) araştırmacı olan Bian Xuebin ve doktora öğrencisi Li Zhengliang, sıvı terahertz dalgaları üretmek için bir yer değiştirme akımı modeli önerdiler. Yukarıdaki deneylerde gözlemlenen anormallik serisini sistematik olarak açıklayabilir. Mikroskobik mekanizma modelinin fiziksel görüntüsü şekilde gösterilmektedir: sıvının düzensiz yapısı elektron dalga paketini lokalize ederken, farklı moleküllerin dış elektronlarının enerjisi çevre tarafından kaydırılır ve farklı moleküllerin dış elektronları Güçlü alan lazerinin etkisi altında, asimetrik sistemde yer değiştirme akımları oluşturmak için bir sıçramaya tabi tutulur. Bu sıçramaların enerji farkı terahertz enerji bölgesindedir ve bu da terahertz dalgaları yayar. Aynı zamanda bu çalışma, atom çekirdeğinin kuantum etkisinin önemli bir rol oynadığını gösteriyor ve terahertz radyasyonunun sıvıların izotop etkisini inceleyebileceğini öngörüyor.
Yukarıdaki sonuçlar, Xuebin Bian'ın ekibinin, yüksek harmonik istatistiksel yükseliş ve düşüş modelini takip eden sıvı fazlı güçlü alan ultra hızlı dinamik araştırmaları alanındaki bir başka teorik ilerlemesidir. İlgili araştırma sonuçları Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildirilerinde sıvılardaki kayma akımlarının neden olduğu Terahertz radyasyonu başlığı altında yayınlandı. Araştırma çalışması, Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Çin Bilimler Akademisi Temel Araştırma Alanlarında Genç Ekiplerin İstikrarlı Destek Programı tarafından desteklendi.

Sıvı terahertz dalga oluşumunun şematik diyagramı