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研究人员报告了对由OH1和DSTMS有机段组成的马赛克组合晶体（MCC）中通过光整流产生的太赫兹（THz）光束的空间啁啾的实验研究。研究人员在马赛克组合晶体与单独的OH1和DSTMS晶体之间对空间啁啾进行了比较分析。结果表明，对于所有晶体，随着距光束中心的径向
研究人员报告了对由OH1和DSTMS有机段组成的马赛克组合晶体（MCC）中通过光整流产生的太赫兹（THz）光束的空间啁啾的实验研究。研究人员在马赛克组合晶体与单独的OH1和DSTMS晶体之间对空间啁啾进行了比较分析。结果表明，对于所有晶体，随着距光束中心的径向偏移量增加，会导致光谱变窄和红移，并伴随着时间展宽和振幅降低。这些结果证实，基于OH1和DSTMS晶体的复合结构是塑造THz光谱的有效工具，且不会损害其时空属性。
近年来，太赫兹（THz）辐射的产生技术取得了显著进展，能够产生具有宽光谱范围和高达数十MV/cm峰值电场强度的超短强太赫兹脉冲。这类脉冲在非线性太赫兹光谱学、材料科学以及带电粒子加速等基础与应用研究中展现出巨大的应用潜力。在众多产生宽带太赫兹脉冲的方法中，飞秒激光脉冲在非线性有机晶体中的光整流（Optical Rectification）是最有效且广泛使用的方法之一。然而，宽带太赫兹脉冲的一个关键特征是空间啁啾，其表现为在光学元件的焦平面处光束横截面内光谱成分的不均匀性。在太赫兹-物质相互作用实验中，这种空间啁啾会导致样品的光谱激发不均匀，从而妨碍将实验数据与假设均匀激发的理论模型进行直接比较；在利用太赫兹脉冲进行电子加速的实验中，空间啁啾会破坏相互作用的相位和持续时间的精确控制。因此，对太赫兹光束初始空间啁啾的全面理解不仅对于太赫兹诊断至关重要，更是正确设计实验的前提。为了获得平滑的太赫兹光谱，研究人员常使用组合晶体技术，但复合结构是否会对太赫兹光束的空间啁啾引入额外畸变尚不明确。为此，研究人员开展了基于OH1和DSTMS两种有机非线性晶体构成的MCC的太赫兹光束空间啁啾实验表征研究。结果表明，该复合结构在不损害时空特性的前提下有效平滑了太赫兹光谱，为太赫兹光子学领域的应用开辟了新途径。该论文发表在《Next Materials》上。
在关键技术方法方面，研究人员使用飞秒Cr:forsterite激光器作为光源，采用共线几何结构进行太赫兹光整流产生实验，并利用标准电光采样（EOS）技术测量太赫兹脉冲的时域波形。EOS测量使用GaP(110)电光晶体，并将其与GaP(100)衬底光学接触。为确定MCC中不同晶体的单独贡献，在泵浦光路中采用挡板遮挡方式分别测试OH1和DSTMS单晶。空间啁啾的获取分两步进行：先通过在太赫兹光束横截面的中心及不同径向偏移处扫描探测光束测得时域波形，随后通过傅里叶变换计算各空间位置对应的光谱。为减少水蒸气吸收的影响，实验装置整体置于充有干燥空气的密封腔室内。
**3. Results and discussion**
通过微测辐射热计相机记录太赫兹光束的空间分布，研究人员发现不同晶体产生的太赫兹光束横截面宽度存在差异：DSTMS晶体产生的光束尺寸最小，OH1晶体产生的最大，而MCC产生的光束直径介于两者之间。研究人员测量了光束中心及径向偏移70μm、140μm和210μm处的太赫兹时域波形和光谱。实验结果表明，在所有晶体中，电场振幅的相对标准偏差均在5%以内。随着径向偏移量增加，太赫兹光束的电场振幅下降，脉冲持续时间变长，时域轮廓发生畸变。最大振幅和最短脉宽均出现在光束中心。由于DSTMS晶体产生的太赫兹光谱相较于OH1晶体向高频移动，其对应的光斑尺寸更小，因此在210μm偏移处，DSTMS晶体电场强度的衰减较OH1晶体更为显著。
**3.1 空间啁啾分析**（此处根据原文对DSTMS、OH1和MCC晶体太赫兹辐射空间啁啾的分析进行总结）
分析结果确凿地证实所有三种晶体均存在空间啁啾现象。随着距光束中心径向偏移量的增加，光谱变窄且其最大值向低频方向红移，同时太赫兹脉冲时域轮廓展宽且振幅降低。这种空间啁啾效应与衍射相关：高频分量聚焦成更小的光斑，主要局域在光束中心轴附近，而低频分量则形成更宽的外围区域。这是宽带太赫兹光源的固有特性。
**MCC的空间啁啾特性**
MCC晶体太赫兹光束的空间啁啾特性显示，在其中心区域形成了宽且平滑的光谱。这是由于DSTMS晶体的高频贡献与OH1晶体的低频贡献叠加，消除了DSTMS晶体在1 THz附近特有的光谱凹陷。从中心到外围的过渡过程中，MCC未表现出与单一DSTMS或OH1晶体不同的异常行为。MCC的光谱同样发生变窄并向低频移动，且在距光束中心210μm处的电场振幅较中心处降低了约2.5倍。在太赫兹光束测量区域内，研究人员未观察到任何光谱分裂、中心频率非单调变化或时域轮廓振荡现象。这表明尽管晶体间存在约100μm的间隙，但组合马赛克结构完全保留了原始单晶固有的光谱-空间特性。通过晶体的贡献叠加来控制太赫兹光谱的拟议方法，并未对光束的空间啁啾引入额外畸变。
**定量评估**
为对空间啁啾进行定量评估，研究人员从不同径向偏移处测得的光谱中提取了质心频率。计算结果清晰地表明，随着距光束轴距离的增加，所有三种晶体的质心频率均发生了平滑的红移现象。
**4. Conclusion**
对空间啁啾的研究证明，使用由OH1和DSTMS组成的马赛克组合晶体（MCC）来产生具有平滑光谱的太赫兹脉冲的拟议方案，除了单晶本身固有的性质外，未在空间-光谱分布中引入任何可测量的额外畸变。因此，马赛克复合结构完全保留了组成材料的时空-光谱特性。这意味着此类复合晶体非常适合用于产生具有高峰值电场强度和定制光谱内容的宽带太赫兹脉冲。这为它们在太赫兹光子学领域的应用开辟了广阔前景，包括非线性光谱学、带电粒子加速以及物质超快动力学研究。
