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2022-02-17 13:36 |
華中科大“強(qiáng)場超快光學(xué)”創(chuàng)新研究群體取得系列研究成果
2022年伊始，物理學(xué)頂級期刊《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）接連發(fā)表了華中科技大學(xué)陸培祥教授領(lǐng)導(dǎo)的超快光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、國家自然科學(xué)基金委“強(qiáng)場超快光學(xué)”創(chuàng)新研究群體兩篇論文。 0*^ J;QGE
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光與物質(zhì)相互作用過程中物質(zhì)的極化及微觀動力學(xué)是非常重要的基礎(chǔ)科學(xué)問題之一。1961年，也就是在激光發(fā)明的第二年，密歇根大學(xué)P.A. Franken等人就在激光與石英晶體相互作用的實(shí)驗(yàn)中觀測到了二次諧波輻射，并引發(fā)了非線性光學(xué)的研究。80年代末，隨著激光強(qiáng)度的提高，人們在強(qiáng)激光與氣體相互作用的實(shí)驗(yàn)中觀測到了強(qiáng)場高次諧波，這也導(dǎo)致了阿秒激光的產(chǎn)生從而打開了阿秒科學(xué)的大門。最近十年，強(qiáng)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(guān)的常張量。
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最近，華中科技大學(xué)物理學(xué)院陸培祥、蘭鵬飛團(tuán)隊(duì)將二次諧波的研究推廣到強(qiáng)場領(lǐng)域。團(tuán)隊(duì)成員提出了強(qiáng)激光誘導(dǎo)的鍵間電子運(yùn)動作為一種新的非線性極化產(chǎn)生機(jī)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(yùn)動(電子主要集中在晶體化學(xué)鍵方向運(yùn)動)貢獻(xiàn)。但在強(qiáng)激光作用下，類似于高次諧波中的強(qiáng)激光誘導(dǎo)電荷遷移或動態(tài)核極化效應(yīng)[見他們前期的實(shí)驗(yàn)Lixin He et al,Phys. Rev. Lett. 121, 163201 (2018)，Liang Li etal., PhysicalReview Letter126, 187401 (2021)]，強(qiáng)激光會導(dǎo)致晶體中電子在近鄰化學(xué)鍵間躍遷，從而形成新的非線性極化。考慮到這個強(qiáng)場效應(yīng)，華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)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(xiàng)與強(qiáng)場誘導(dǎo)的電子極化項(xiàng)。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著激光強(qiáng)度的增加，強(qiáng)場誘導(dǎo)電子極化項(xiàng)逐漸成為貢獻(xiàn)非線性計(jì)劃的主要機(jī)制。這個模型很好地解釋了二次諧波的強(qiáng)場光學(xué)特性。 $<cio
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