2022年伊始，物理學頂級期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）接連發(fā)表了華中科技大學陸培祥教授領導的超快光學實驗室、國家自然科學基金委“強場超快光學”創(chuàng)新研究群體兩篇論文。 ufyqfID  
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光與物質相互作用過程中物質的極化及微觀動力學是非常重要的基礎科學問題之一。1961年，也就是在激光發(fā)明的第二年，密歇根大學P.A. Franken等人就在激光與石英晶體相互作用的實驗中觀測到了二次諧波輻射，并引發(fā)了非線性光學的研究。80年代末，隨著激光強度的提高，人們在強激光與氣體相互作用的實驗中觀測到了強場高次諧波，這也導致了阿秒激光的產(chǎn)生從而打開了阿秒科學的大門。最近十年，強場高次諧波的研究逐漸推廣到了固體甚至液體。但之前低階非線性（如二次諧波）的研究主要集中在微擾區(qū)，此時，非線性極化系數(shù)是只與材料固有屬性相關的常張量。 a+sHW<QeS  
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最近，華中科技大學物理學院陸培祥、蘭鵬飛團隊將二次諧波的研究推廣到強場領域。團隊成員提出了強激光誘導的鍵間電子運動作為一種新的非線性極化產(chǎn)生機制，即在弱激光作用下，非線性極化主要由近平衡態(tài)附近的微擾運動(電子主要集中在晶體化學鍵方向運動)貢獻。但在強激光作用下，類似于高次諧波中的強激光誘導電荷遷移或動態(tài)核極化效應[見他們前期的實驗Lixin He et al,Phys. Rev. Lett. 121, 163201 (2018)，Liang Li etal., PhysicalReview Letter126, 187401 (2021)]，強激光會導致晶體中電子在近鄰化學鍵間躍遷，從而形成新的非線性極化�？紤]到這個強場效應，華中科技大學團隊提出了推廣的非線性極化唯象模型并定義了廣義二階非線性極化張量。如圖1所示，廣義的二階非線性極化張量包含了原有的非線性極化項與強場誘導的電子極化項。他們的實驗結果表明，隨著激光強度的增加，強場誘導電子極化項逐漸成為貢獻非線性計劃的主要機制。這個模型很好地解釋了二次諧波的強場光學特性。 dfl| 6R  
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此項研究將傳統(tǒng)的微擾非線性光學拓展到了強場領域，并給出了涵蓋從弱場到強場區(qū)的二階非線性極化的統(tǒng)一描述，拓展和加深了人們對非線性極化微觀物理機制的理解。另外，與傳統(tǒng)理論不同，廣義二階非線性極化張量包含與外加激光場強場誘導極化項，這為材料非線性響應的全光調控提供了額外的自由度。人們可以在不改變晶體結構的情況下，通過改變電子運動改變材料的宏觀非線性響應。結合氣體高次諧波中的阿秒操控手段，將有望在亞飛秒時間尺度實現(xiàn)材料非線性光學特性的超快操控，這將為實現(xiàn)拍赫茲超高速全光器件奠定物理基礎。 ;43Ye ^=  
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該工作以《二次諧波中的鍵間電子跳躍指紋》(Fingerprint of the Interbond Electron Hopping in Second-order Harmonic Generation)為題，于2022年1月13日在線發(fā)表在Physical Review Letters上（https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.027401 ）。華中科技大學物理學院青年教師李亮與博士研究生黃騰飛為該論文的共同第一作者，陸培祥和蘭鵬飛為該論文的共同通訊作者。 wTb7