近日，由中國工程物理研究院應用電子學研究所（中物院十所）牽頭負責的高平均功率太赫茲自由電子激光裝置（以下簡稱CTFEL裝置）首次飽和出光并實現穩定運行。這標志著中國首臺具有高重復頻率、高占空比特性的太赫茲自由電子激光裝置建成，我國太赫茲源正式進入自由電子激光時代。
太赫茲（THz）輻射通常指頻率在0.1THz～10THz區間的電磁輻射，其波段位于微波和紅外光之間，是人類尚未完全認識并很好加以利用的最后一個波（光）譜區間。自由電子激光（FEL）由于具有頻率連續可調、功率大、線寬窄、方向性好、偏振強和皮秒時間結構等優點，使得在同一臺裝置上實現太赫茲波段全覆蓋的大功率理想太赫茲源成為了可能，故FEL是目前該波段最有前途的高功率可調諧相干光源。
CTFEL裝置依托于國家重大科學儀器設備開發專項“相干強太赫茲源科學儀器設備開發”項目，于2011年正式啟動，2016年底完成裝置研制與總體集成。裝置采用諧振腔型FEL技術路線，主要包括直流高壓光陰極注入器、射頻超導加速器、搖擺器、激光諧振腔、THz傳輸與測量系統等。2017年9月20日，經專家組現場測試和第三方檢測，CTFEL裝置在1.99 THz 、2.41 THz和2.92 THz三個頻率點穩定運行，平均功率均大于10W，最高達到17.9W；微脈沖峰值功率均大于0.5MW，最高達到0.84MW，通過調節電子束能量和搖擺器磁場強度，可以實現輸出頻率連續可調，技術指標達到國際先進水平。
作為一種新型相干強太赫茲光源，高平均功率、高峰值功率的太赫茲自由電子激光在材料、生物醫學等領域有著重要應用，通過系統研究強太赫茲波與新材料的作用機理、THz電磁輻射與DNA相互作用的生物效應機理等，發現強太赫茲環境下的物理規律和實驗現象，為新實驗研究方法和新器件設計及研發提供理論依據。
下一步，該項目科研團隊將充分利用現有的技術優勢，盡快開展裝置用戶實驗，多渠道發掘該裝置的應用潛力與推廣前景，為各相關學科研究和THz輻射在其他高新技術領域的應用提供支撐。同時，在現有裝置的基礎上進一步拓展FEL激光波長范圍，使其成為我國光源體系中的重要組成部分，并使我國的太赫茲光源技術及應用研究在國際上占有一席之地。
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