寻找和开发高效的太赫兹(THz)源是21世纪的主要科学目标之一。电磁频谱的太赫兹区域由红外和微波波段之间的光频率组成，是最后很少被探索的光区域之一——目前可用于太赫兹频率范围的强大而有效的光源和探测器并不多。

最近生产太赫兹源的努力涉及使用使用超短脉冲激光器的大型激光设施，能够在万亿分之一秒的时间内提供大约万亿个1W灯泡所消耗的功率。这些激光焦点处的强度足以将电子从材料中剥离出来(物质变成等离子体)，从而在整个电磁频谱中产生光。

不幸的是，为了用这种方法产生更强的太赫兹频率，当前的激光技术只能在几分钟或几小时内发射几次“子弹”。这意味着为了正确测量和表征太赫兹源，必须开发一种能够完全表征单次发射内产生的辐射的检测方法。

X.-C教授领导的研究人员。美国纽约罗彻斯特大学光学研究所的张扩展了一种检测太赫兹电场的方法，将其转换为可见光，称为“太赫兹场感应二次谐波”(TFISH)产生。该方法使用非线性光学(研究物质与强光之间的相互作用)在太赫兹波存在的情况下将光束的频率加倍。

虽然这种测量方法已经使用了近二十年，但研究人员设计了一种新策略，可以直接测量等离子体源产生的辐射。该工作题为“等离子体灯丝中太赫兹场感应二次谐波产生的局部测量”，于2023年12月13日发表在《光电子前沿》上。

由于太赫兹波在启动时被限制在等离子体中，因此从太赫兹到可见光的非线性转换非常有效，甚至可以用肉眼检测到。在他们的系统中，研究人员在干燥空气中用强光束产生等离子体，并使用第二束弱光辐射激光束以非共线角度探测等离子体。通过对探测光束到达等离子体的产生进行定时，研究人员可以表征等离子体的动力学，从而为太赫兹源提供完整的测量套件。

此外，研究人员使用光栅改变探测光束的时间，展示了在单次激光发射中对TFISH信号进行的首次测量。该方法为太赫兹单次探测提供了迄今为止最大的带宽。

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