太赫兹电磁波波长位于微波和红外之间，是电磁波谱上有待深入研究和开发的电磁频段，对前沿科学研究、国家安全、信息技术变革等具有举足轻重的作用。目前该技术发展的关键在于获得高效的太赫兹辐射源、高灵敏的探测器，以及各种相关功能器件。其中，高效太赫兹辐射源的发展尤为重要。
国防科技大学江天研究员团队提出了一种在新型拓扑材料中产生自旋相关太赫兹辐射的方法，以如何实现太赫兹偏振特性的任意调控为出发点，采用飞秒激光泵浦Nodal-line半金属候选材料Mg3Bi2单晶薄膜，利用电子的自旋特性，成功实现了基于新型拓扑材料的圆偏振太赫兹辐射。通过对太赫兹脉冲峰值信号进行处理，该团队发现太赫兹辐射主要来源于圆偏光伏效应导致的自旋相关光电流以及线偏光伏效应产生的自旋无关光电流。
图1 (a)太赫兹辐射示意图。在(b) θ = -45º 和(c) θ =+45º时太赫兹波形的极坐标图，颜色表示太赫兹辐射的振幅
图2 在(a) θ = -45º 和 (b) θ =+45º时太赫兹脉冲振幅随入射光偏振状态的变化(t = 2.46 ps)。(c)和(d)分别对应(a)和(b)中提取的拟合参数C(自旋相关圆偏光伏效应)、L1(自旋无关线偏光伏效应)、L2(光子牵引效应)、d(光整流效应)
该工作以“Helicity–dependent THz emission induced by ultrafast spin photocurrent in nodal‐line semimetal candidate Mg3Bi2”为题发表在英文期刊Opto-Electronic Advances 2020年第12期。
研究团队简介
江天（1986- ），男，国防科技大学北京学科交叉中心研究员，入选中国科协青年人才托举工程，湖南省杰青，获国家科技进步二等奖 1 项（排名第2）。长期从事光电对抗、超快光谱检测（飞秒瞬态光谱和太赫兹瞬态光谱）以及微波光子方向的研究；以第一作者或通信作者发表 SCI 一区期刊 30 篇（其中包括 Nature Communications, Light: Science & Applications, Laser & Photonics Reviews 等）,ESI前1%高被引论文3篇，ESI前0.1%热点论文1篇。
1. Ke Wei†, Yizhen Sui† , Zhongjie Xu†, Yan Kang , Jie You , Yuxiang Tang , Han Li , Yating Ma , Hao Ouyang , Xin Zheng , Xiangai Cheng, Tian Jiang*. Acoustic phonon recycling for photocarrier generation in Graphene-WS2 heterostructures, Nat Commun 11(1), 3876 (2020).
2. Yuze Hu†, Tian Jiang†*, Junhu Zhou†, Han Li, Yizhen Sui, Hao Hao, Jie You, Xin Zheng, Zhongjie Xu, Xiangai Cheng. Ultrafast THz Transmission and Slow Light Switching with Photoactive WSe2 -hybrid Metadevice, Nano Energy 68 :104280（2020).
3. Tong, M. Y. †; Hu, Y. Z†.; Wang, Z. Y.; Zhou, T.; Xie, X. N.; Cheng, X. A.; Jiang, T.*. Enhanced Terahertz Radiation by Efficient Spin-to-Charge Conversion in Rashba-Mediated Dirac Surface States. Nano Lett (2020).
4. Yuze Hu†, Jie You†, Mingyu Tong†, Hao Sun, Xin Zheng, Zhongjie Xu, Xiangai Cheng and Tian Jiang*. Pump-Color Selective Control of Ultrafast All-Optical Switching Dynamics in Metaphotonic Devices. Advance Science 7(14), 2000799 (2020).
5. Yuze Hu†, Tian Jiang†*, Hao Sun†, Mingyu Tong, Jie You, Xin Zheng, Zhongjie Xu, Xiangai Cheng. Ultrafast frequency shift of electromagnetically induced transparency in terahertz metaphotonic devices. Laser Photonics Rev 14(3): 1900338 (2020).
DOI:10.29026/oea.2020.200023
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