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近正交双色激光场下高次谐波产生的椭圆率控制
摘要： 椭圆偏振高次谐波为研究磁性材料、手性分子及电子自旋运动中的圆二色性超快动力学开辟了新途径。近期，具有可控椭圆率的高效高次谐波产生在实验与理论中备受关注。本研究通过实验展示了一种采用基频场与其二次谐波（SH）构成的交叉线偏振双色场的方案。通过调节该交叉线偏振双色场的相对相位、交叉角度和强度比，我们获得了椭圆率可调（最高达ε=0.73）的高次谐波，同时保持了高转换效率。值得注意的是，当二次谐波场强度超过基频场时，偶次谐波的强度将达到具有相反螺旋性的奇次谐波的数倍。
关键词： 阿秒科学、高次谐波产生、椭圆率控制、强场物理、双色激光场
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用单啁啾脉冲的泵浦-探测方案成像分子中的电子与核动力学
摘要： 单个啁啾飞秒脉冲可用于控制和成像耦合的电子-核动力学过程。以最简单的分子H+2为原型目标，通过全第一性原理模拟表明：当啁啾参数处于中等值时，序列贡献与直接贡献之间的干涉效应能显著控制电离产额——即便考虑核运动引入的有效退相干效应和电子连续态存在的影响。对于较大啁啾参数值，单啁啾脉冲可复现经典泵浦-探测装置，其中啁啾参数映射了脉冲泵浦频率与探测频率间的等效时间延迟。在数值验证后，我们给出了双光子电离振幅的完整解析解，该解直观类比了单啁啾脉冲与常规泵浦-探测装置所诱导的分子动力学过程。
关键词： 泵浦-探测方案，阿秒科学，啁啾脉冲，分子电离，电子-核动力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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18.4兆赫兹脉冲重复频率下的高通量超快极紫外光电子能谱技术
摘要： 采用飞秒激光驱动高次谐波产生的极紫外阿秒脉冲的激光修饰光电子能谱技术，可实现原子尺度的电子动力学探测。受限于决定每次激光脉冲可发射光电子数量的空间电荷效应，针对固体与纳米结构的多维（即空间或角度分辨）阿秒光电子能谱研究需要高光子能量、宽频带且高重复频率的高次谐波光源。本研究展示了一种高转换效率、18.4 MHz重复频率的腔增强高次谐波源，在25至60 eV范围内每脉冲发射5×10^5个光子，能在钨材料直径10微米光斑上每秒释放1×10^10个光电子，且空间电荷畸变仅数十毫电子伏特。具有近100%时间占空比的宽频带飞行时间光电子探测显示，在相同空间电荷条件下，其计数率较现有最先进阿秒光电子能谱实验提升两个至三个数量级。测量时间的缩短与光子能量的可扩展性使该技术适用于下一代高重复频率多维阿秒计量领域。
关键词： 阿秒科学、光电子能谱、高次谐波产生、腔增强、超快激光
更新于2025-09-23 13:00:06
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用于气体中高次谐波产生的玻璃微芯片飞秒激光微加工
摘要： 我们报道了飞秒激光微加工技术在制备用于气体高次谐波产生的复杂玻璃微器件中的应用。飞秒激光微加工的三维加工能力和极高灵活性使我们能够精确控制微米级相互作用通道内的气体密度。与传统气体射流中的谐波产生相比，该器件显著提高了谐波产生效率。我们提出了不同芯片几何结构，通过控制相互作用通道内的气体密度和驱动场强度来实现谐波产生过程中的准相位匹配条件。我们认为这些玻璃微器件将为未来高次谐波产生光束线的微型化铺平道路。
关键词： 飞秒激光微加工、阿秒科学、高次谐波产生、拉瓦尔气体微喷嘴
更新于2025-09-19 17:13:59
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亚激光周期时间尺度上的拓扑强场物理
摘要： 强场作用下电子响应的亚激光周期时间尺度，使得原子、分子和固体中的阿秒动力学成像成为可能，其中光学隧穿和高次谐波产生是阿秒光谱学的标志性特征。拓扑绝缘体与电子动力学密切相关，这通过手性边缘电流得以体现，但尚不清楚拓扑结构是否以及如何影响光学隧穿和亚周期电子响应。本文中，我们发现了体拓扑效应对电子注入导带过程中产生的电流方向性和时序的独特影响。研究表明，在相同能带结构下，电子在平庸绝缘体和拓扑绝缘体中的隧穿行为存在差异，并确定了贝里曲率在此过程中的关键作用。这些效应映射为与拓扑相关的阿秒延迟和发射谐波的螺旋度，从而记录了系统的相图。我们的发现基于亚激光周期强场响应的普适特性——这一阿秒科学独有的标志，为拓扑体系研究开辟了新路径。
关键词： 高次谐波产生、阿秒科学、贝里曲率、拓扑绝缘体、强场物理
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用结构化等离子体实现高次谐波产生中的准相位匹配
摘要： 高次谐波产生（HHG）是阿秒科学中的重要过程。然而其效率仅能达到入射功率转化为单次谐波的10^-5以下。相位匹配虽能提高效率，但仅适用于低电离率情况。此外，激光等离子体产生的高次谐波在提升转换响应方面展现出某些优势，例如共振增强谐波的出现，或在含碳/纳米粒子的等离子体中高效产生。但激光等离子体本身具有高度电离特性，这阻碍了与这些光源实现任何相位匹配方案。准相位匹配（QPM）可规避这一困境——当谐波产生相位失配时，转换过程受到抑制，从而使谐波强度随相互作用距离呈二次方增长。实验上可通过在聚焦驱动光束几何结构中采用结构化转换介质实现QPM。本文展示了如何利用激光等离子体实现该方案。虽然使用结构化等离子体实现QPM并非新概念[1]，但先前研究既未针对最大效率优化QPM，也未对谐波谱不同区域进行调控。
关键词： 激光产生的等离子体、准相位匹配、阿秒科学、高次谐波产生
更新于2025-09-11 14:15:04
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固体中的高次谐波产生
摘要： 原子气体中的高次谐波产生已被研究数十年，构成了阿秒科学的基础。然而，体块晶体中高阶谐波的观测直到2010年才被报道。本综述梳理了后续研究工作：通过固态谐波现象理解其微观机制，揭示源材料的电子结构；利用该现象探测受激超快动力学过程；以及开发新型紧凑型短波长光源的前景。尽管多数研究聚焦于体块材料作为谐波源，近期实验已开始探索工程化结构的高次谐波产生，这可能为阿秒光子学提供灵活平台。
关键词： 超快动力学、电子结构、高次谐波产生、固体、短波长光源、阿秒科学
更新于2025-09-09 09:28:46
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固体中高次谐波的偶极相位干涉测量
摘要： 理解高次谐波的时间特性对其在阿秒科学中的应用至关重要。从微观角度看，偶极相位对决定高次谐波发射相位起着重要作用。在气相高次谐波产生过程中，隧穿电离的电子大部分运动时间都处于远离母离子的连续态中，在此积累偶极相位。因此原子偶极相位基本与靶原子无关。而在固态高次谐波产生时，由于驱动电子在整个运动过程中都经历周期性势场，其偶极相位可能取决于源材料的电子结构。本研究采用干涉测量法表征氧化镁和石英晶体的高次谐波，我们测量到与材料相关的强度诱导高次谐波相位延迟，这归因于带间极化引起的偶极相位强度变化。这种材料依赖的偶极相位可为固体高次谐波光谱学提供可靠平台。
关键词： 偶极相位、固体、高次谐波产生、阿秒科学、干涉测量法
更新于2025-09-09 09:28:46