采用超短强激光诱导气体等离子体作为THz光源，由于其在THz波段没有固体晶体那样的声子吸收和散射，可以产生峰值强度为~MV/cm，频谱范围为几十THz的THz脉冲；而作为探测介质，也能相干地探测这一范围的THz脉冲，并且具有很高的信噪比，这很好地满足了THz波段的很多科学研究和技术应用。尽管如此，由于气体等离子体形成过程的复杂性，这些产生和探测过程还值得进一步研究，以期获得更清晰地物理图像以及更好的THz输出和探测特性。
武汉光电国家实验室非线性太赫兹团队利用光电流模型，首先从微观角度研究了超短强激光诱导气体等离子体探测THz的过程。不同于先前被一贯采用的四波混频模型，光电流模型能够很好地反映出激光和THz场通过气体等离子体的相互作用过程，并给以清晰的物理图像。研究表明，随着探测激光脉冲能量增强，THz信号波形由单极向双极转变，即THz探测状态由非相干向相干探测状态转变，这很好地吻合了先前的实验结果。进一步研究发现，THz场是通过调制激光光电场的光电离过程将其波形信息加载到等离子体二次辐射强度信号上去的，而非原本认为的THz场相比于激光光电场很弱，只参与等离子体的加速过程。正是由于这个原因，等离子体的形成过程对于THz与激光的相互作用过程来说尤为重要。通过对比发现，导致上述探测状态转变现象的原因正是等离子体形成过程中经常出现的饱和效应。这些研究将为进一步理解和优化THz的探测过程提供了坚实的基础。
该项研究成果已发表在Optics Express （Vol. 20, Issue 17, pp. 19264-19270, 2012）上。相关研究得到了国家自然科学基金（10974063，60907045 和 61177095）、湖北省自然科学基金（2010CDA001）、博士点基金（20100142110042）和中央高校基本科研基金（2011TS001，2012QN094和2012QN097）的资助。

图（a）待测THz波形及相应频谱 （b）不同能量的激光脉冲诱导气体等离子体探测THz时获得的THz波形