上海光機(jī)所在高光子能量的高次諧波產(chǎn)生方面取得進(jìn)展
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在高光子能量的高次諧波產(chǎn)生方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“High-order harmonic generation in an x-ray range from laser-induced multivalent ions of noble gas”為題，作為封面文章在Optica上發(fā)表。 "ZHW2l Mf
qd+h$ "p
原子內(nèi)電子動力學(xué)的實(shí)時觀測需要從飛秒到阿秒的超短時間，高次諧波產(chǎn)生（HHG）主要用于亞飛秒級的臺式化相干光源，但目前大多數(shù)應(yīng)用還限于極紫外波段。擴(kuò)展到keV以上的臺式化相干X射線源具有多種用途，包括4D成像和半導(dǎo)體檢測，它可以獲取原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)的深內(nèi)殼層電子動力學(xué)，例如材料元素分辨、電荷/自旋/原子/光子的耦合運(yùn)動等，要求光子能量高于500 eV，甚至高達(dá)幾keV。 Xf0M:\w=M
A2^\q>_#
然而此前實(shí)驗(yàn)上報(bào)道的X射線波段HHG主要是采用波長為3.9 μm的中紅外激光與He原子相互作用產(chǎn)生1.6 keV的諧波。由于HHG的產(chǎn)生效率正比于λ-5.5，因此波長越長諧波的產(chǎn)生效率急劇降低，因此該實(shí)驗(yàn)需要高達(dá)35 atm的氣壓以提高產(chǎn)生效率，實(shí)驗(yàn)難度極大。我們采用光強(qiáng)2.5×1016W/cm2的高強(qiáng)度1.45μm近紅外激光與Kr氣相互作用，通過多價離子參與諧波產(chǎn)生過程，突破了Kr原子飽和光強(qiáng)的限制，在小于1 atm的較低氣壓下獲得5.2 keV高次諧波。這不僅降低了實(shí)驗(yàn)難度，也是迄今我們所知的通過HHG機(jī)制產(chǎn)生的最高光子能量。 )64@2 ~4y
a-y+@#;2_
[attachment=115312] dG@"! !,
（a）通過近紅外激光與Kr原子和多價離子相互作用產(chǎn)生的HHG示意圖；（b） Kr氣體與光強(qiáng)為2.5×1016W/cm2的線偏振激光相互作用的HHG光譜；（c） 將（b）圖中的2–7 keV范圍進(jìn)行放大。 )X04K ~6lY
本工作得到國家自然科學(xué)基金重大儀器專項(xiàng)、重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、先導(dǎo)B和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。 ~SQ?BoCI[
Ny_lrfh)
|