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oe1(光电查) - 科学论文

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  • [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）- 18.4 MHz超快极紫外光电子能谱技术

    摘要： 过去二十年间，阿秒科学为超快电子动力学研究提供了重要见解。尽管高次谐波产生（HHG）技术获得的极紫外（XUV）光子通量在此期间显著提升，但空间电荷效应限制了多数阿秒实验（尤其是针对固体的多维——即角分辨（ARPES）或空间分辨（PEEM）——光电子能谱（PES）[1,2]）每脉冲允许的最大光子数。为实现更高平均通量而不加剧空间电荷影响，需要更高重复频率的HHG光源。我们将基于光纤的镱放大系统（输出4.5微焦耳、40飞秒、1030纳米脉冲，重复频率18.4兆赫兹）与腔内HHG增强技术（增强因子35，图1a）相结合。通过穿孔镜实现的几何输出耦合，在每秒9×1012个XUV光子的高通量下获得25-60电子伏特的超高光子能量[3]，这在当前光子能量和兆赫兹重复频率条件下史无前例。HHG光束聚焦于钨靶，产生的光电子由角分辨飞行时间（ToF）谱仪检测。通过腔长与振荡器重复频率的同步稳定，系统实现了卓越的强度稳定性，在同等空间电荷条件下，相比现有千赫兹HHG光源可将积分时间缩短三个数量级进行长期测量。通过观测光电子谱相对标准偏差σ的时间演化评估该装置的统计特性，证实其适用于高精度长期PES实验——在高达3×10?次激发的统计行为中表现优异（见图1b）。通过测量不同XUV通量下的光电子谱，我们证明在10微米聚焦光斑内仪器分辨率0.3电子伏特范围内未观测到空间电荷效应。实验揭示了激光辅助光电发射产生的光电子谱边带与XUV-红外延迟的依赖关系，这是首次在兆赫兹重复频率下实现阿秒精度的测量。

    关键词： 高次谐波产生、极紫外、超快、光电子能谱、兆赫兹重复频率

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年IEEE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) - 单层半导体中高阶谐波产生的比较研究

    摘要： 在本研究中，我们报道了关于强中红外飞秒激光脉冲在单层二维材料中产生高次谐波（HHG）的实验对比研究结果。除了在电子学和光子学领域具有应用前景外，这些材料还能用于研究原子尺度上微观的光与凝聚态物质相互作用。与体材料相比，二维材料中的高次谐波具有几个独特的定性特征：单原子层结构本质上排除了传播效应并使吸收最小化，而较弱的电荷屏蔽效应导致激子结合能显著提高。本文报道了多晶单层MoS2和WS2中高次谐波强度与偏振依赖性的对比研究结果。

    关键词： WS2、MoS2、中红外飞秒激光脉冲、二维材料、高次谐波产生

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [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) - 掺镱光纤激光器产生亚20飞秒-10.5瓦可见光脉冲

    摘要： 高功率高重复频率的飞秒掺镱光纤激光器为飞秒化学、固态物理和强场物理研究开辟了新途径。特别是由镱光纤激光驱动的高次谐波产生（HHG）技术，在极紫外（XUV）光谱范围内已展现出高光子通量[1,2]。缩短激光脉冲不仅能提升泵浦-探测实验的时间分辨率，还能提高HHG效率及光谱范围（截止波长）。然而镱光纤的增益带宽将脉冲持续时间限制在250飞秒至130飞秒区间。为解决这一问题，研究者采用基波波长（1030纳米）的镱光纤激光开展了非线性脉冲压缩实验，成功将脉冲压缩至10飞秒量级[3,4]。另一方面，目前报道的最高XUV光子通量（已达毫瓦级）是在515纳米驱动波长下，使用11瓦功率的85飞秒脉冲获得的[5]。虽然对超短脉冲（<30飞秒）进行倍频需要在效率与脉冲展宽之间权衡，但本工作展示了一种高效高功率的亚20飞秒可见光激光源——通过高能量掺镱飞秒光纤激光的二倍频（SHG）产生，再经充氪毛细管非线性压缩阶段实现。

    关键词： 飞秒掺镱光纤激光器、非线性脉冲压缩、充氪毛细管、二次谐波产生、高次谐波产生

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 强超短激光脉冲作用下取向分子的高次谐波产生极化

    摘要： 通过含时薛定谔方程的数值解，我们证明在定向分子中可通过强线性偏振脉冲控制分子高次谐波产生(MHOHG)的偏振特性。对于定向三角分子H3+/H32+，偶次谐波垂直于激光偏振方向产生，而所有奇次谐波均与激光偏振方向相同。对于H2+/H2体系，研究表明无论分子如何取向都只产生奇次谐波，且其偏振方向几乎平行于分子轴。我们基于微扰理论解释了这些现象。MHOHG光谱的红移源于非玻恩-奥本海默解离分子中激光诱导的电子局域化效应，反映了核动力学的影响。数值结果揭示了谐波偏振对分子几何构型及核动力学的敏感性。

    关键词： 取向分子、超短激光脉冲、微扰理论、核动力学、高次谐波产生、偏振

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用强三圆偏振激光脉冲控制分子中的圆偏振高次谐波产生

    摘要： 我们提出一种通过多频同旋与逆旋圆偏振激光脉冲控制分子中圆偏振高次谐波产生（HHG）的方案，该方案是极紫外和X射线脉冲的来源。以具有环状等边几何结构的定向单电子分子离子H2+ 3作为基准模型，通过数值求解含时薛定谔方程进行模拟。结果表明：圆偏振HHG可产生具有扩展谐波阶数截止值的辐射，其取决于场强比与场-分子对称性。我们在旋转坐标系中描述激光诱导的电子动力学以研究再碰撞动力学与科里奥利效应。所得HHG光谱调制源于具有逆旋与同旋分量的双圆偏振场的组合效应。同时发现谐波偏振是脉冲频率与螺旋度的函数，这表明匹配场-分子对称性的重要性。这些结果原则上展示了一种控制分子谐波圆偏振特性的方法。

    关键词： 三圆激光脉冲、分子、电子动力学、高次谐波产生、圆偏振

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过双色和三色激光场选择性增强氦原子的单阶和二阶谐波

    摘要： 通过双色和三色激光场的波形控制，提出了一种有效实现氦原子单阶与二阶谐波选择性增强的方法。首先，优化ω-2ω双色激光波形后，不仅波长可调的单阶谐波（即第182至328阶）相比邻近谐波增强达17倍，还能获得二阶谐波的增强。理论分析表明，特定谐波的增强源于谐波发射峰短量子路径上的折叠结构。详细分析显示该折叠结构出现在半周期激光波形的反向次峰区域，其中存在自由电子的减速及后续加速过程。此外，该结构依赖于控制脉冲的脉宽但对波长不敏感。进一步研究发现，适当引入3ω脉冲后，不仅光谱连续区的效率比双色场提升300倍，还能获得强度增强20倍的单阶谐波。使用4ω或6ω控制脉冲时同样可实现谐波谱的增强。

    关键词： 二阶谐波的选择性增强，双色与三色组合场，单阶谐波的选择性增强，高次谐波产生，激光波形控制

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 双色激光场中离散激发态对谐波谱的影响

    摘要： 首次研究了单原子与双色激光场相互作用中激发离散原子能级对高阶和低阶谐波产生的贡献。研究针对两类具有不同基态波函数对称性的原子（Ag、Ne）展开，并采用由钛宝石激光器线偏振基频和二次谐波（ω+2ω）组成的双色激光场。通过改变ω+2ω激光场各分量偏振方向之间的夹角，揭示了所占据激发能级对称性对生成谐波偏振特性的显著影响，提出了一种控制辐射偏振态的新方法。

    关键词： 非微扰理论、高次谐波产生、单原子响应

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 2019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欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 具有自扭矩的极紫外脉冲

    摘要： 携带轨道角动量（OAM）的光束因其强大的多领域应用能力而广为人知，这些领域包括光通信、显微镜技术、量子光学、量子信息及微粒操控。本研究介绍了一类具有独特时间依赖性OAM特性的新型光束——光的自扭矩。尽管近期在产生具有OAM的定制超快光波形方面取得进展，但迄今尚未在任何光谱范围内实现具有时变OAM脉冲的生成。我们将光的自扭矩定义为?ξ = ?d?(t)/dt，其中??(t)表示光束OAM的固有时间变化。该定义类比于机械系统中角动量的自诱导变化。我们通过理论预测和实验验证表明：光的自扭矩可通过高次谐波产生（HHG）这一极端非线性过程自然印记到极紫外（EUV）光束上。当采用具有不同OAM且存在时间延迟的双红外脉冲驱动HHG时，产生的EUV脉冲具有固有的时变OAM。此外，HHG的动态过程会印记出在阿秒时间尺度上连续变化的OAM分布，其中包含所有中间OAM分量。模拟结果与实验表征的高度吻合证实了EUV自扭矩光束的生成。研究表明，驱动脉冲的持续时间与时间延迟参数可实现对光脉冲自扭矩量的精准调控。这类新型光束可作为独特工具，用于成像磁性与拓扑激发、选择性激发量子物质以及实现前所未有的时空尺度的纳米操控。

    关键词： 高次谐波产生、自扭矩、极紫外脉冲、轨道角动量

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年IEEE欧洲激光与电光学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年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用双驱动光束在高次谐波产生中转移轨道角动量

    摘要： 光束可同时携带自旋角动量和轨道角动量（OAM）。前者与其偏振态相关，后者则源于其波前的几何特性。典型OAM光束具有"甜甜圈"状强度分布和螺旋波前，携带以?为单位的整数倍角动量。自上世纪90年代末被"重新发现"以来，可见光波段的OAM光束在光学、显微技术、量子信息传输等领域获得了无数应用。近期重大进展是通过同步辐射源、自由电子激光器及高次谐波产生（HHG）技术，实现了极紫外（XUV）波段OAM光束的生成。后者可产生超短XUV OAM光束，用于飞秒至阿秒时间尺度的时分辨研究。值得注意的是，我们证明尽管HHG是非微扰过程，驱动光束向谐波的OAM转移却是纯参量性的——即第q次谐波（可视为q个红外光子的上转换）携带q倍于驱动光的OAM[3,4]。但该规则严重限制了XUV发射OAM的选择灵活性。本文报道突破此简单方案的实验：若OAM转移确实呈参量行为，使用不同OAM的双驱动光束应能完全调控谐波发射。我们通过额外"扰动"光束实现了谐波OAM值的任意调节[2]（见图）。第二部分研究该微扰描述的适用极限，发现增强扰动时高阶扰动产额可能超越零阶。为解释这一看似违背HHG参量过程描述的结果，我们基于焦点处整体电场波前分析，推导出双光束HHG定量理论[1]，该理论完美复现实验结果，深化了对高次谐波产生中OAM转移复杂相互作用机制的理解。

    关键词： 参数过程、轨道角动量、极紫外光、高次谐波产生、主动光栅

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 红外激光场修饰的基于等离子体的X射线激光器中的阿秒脉冲放大

    摘要： 激光辐射的高次谐波产生（HHG）技术催生了阿秒脉冲的形成，为观测和控制电子及原子核动力学提供了前所未有的时间分辨率。但阿秒脉冲的能量仍十分有限，尤其是光子能量超过100电子伏特时，这限制了其实际应用。我们提出一种在等离子体X射线激光器增益介质中放大阿秒脉冲的方法——该介质通过复制用于HHG的激光场进行修饰。实验实施方案建议采用类氢碳离子（C??）X射线激光器，在"水窗"波段3.4纳米波长处实现。

    关键词： 阿秒脉冲放大、红外激光场、基于等离子体的X射线激光、高次谐波产生、水窗波段

    更新于2025-09-12 10:27:22