中科院上海光機(jī)所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激發(fā)態(tài)氬原子高次諧波產(chǎn)生研究取得進(jìn)展。科研人員在氬氣中利用介質(zhì)激發(fā)態(tài)實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)高次諧波的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)中采用泵浦探測方案(圖1)，具有一定橢偏度的泵浦光將部分氬原子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，線偏振的探測光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生高次諧波，觀察到諧波產(chǎn)率隨延遲的變化存在一個(gè)幾十皮秒的增強(qiáng)平臺區(qū)并且使得高次諧波轉(zhuǎn)化效率相比探測光單獨(dú)驅(qū)動(dòng)情況增加了接近一個(gè)數(shù)量級(圖2)。此外，固定相對延時(shí)在3ps處(增強(qiáng)平臺區(qū))改變泵浦光強(qiáng)度以及探測不同氣體壓強(qiáng)下增強(qiáng)平臺區(qū)壽命，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與相應(yīng)的理論模擬對比可得：(1)在該實(shí)驗(yàn)條件下，3p+4s態(tài)在該過程中占主導(dǎo)地位。(2)增強(qiáng)平臺區(qū)壽命解釋為介質(zhì)中電離電子與激發(fā)態(tài)原子的碰撞。
阿秒脈沖可以通過高次諧波過程所產(chǎn)生的超連續(xù)譜獲得，使得在如此短的時(shí)間尺度下追蹤物理、化學(xué)和生物體系中超快電子的運(yùn)動(dòng)成為可能，但是，該方面的應(yīng)用同時(shí)面臨著阿秒脈沖產(chǎn)生效率非常低的困境。目前，為提高阿秒脈沖產(chǎn)生效率，雙色場以及多色場、混合氣體介質(zhì)、激發(fā)態(tài)介質(zhì)等方案被相繼提出，但是利用稀有氣體激發(fā)態(tài)介質(zhì)產(chǎn)生高次諧波在實(shí)驗(yàn)上還鮮有報(bào)道。
該方法對于提高高次諧波產(chǎn)生效率，獲得高亮度的高次諧波和阿秒脈沖光源，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍具有重要意義。此外，通過進(jìn)一步研究激發(fā)態(tài)介質(zhì)產(chǎn)生的高次諧波，在研究原子分子的激發(fā)態(tài)電子結(jié)構(gòu)和超快電子動(dòng)力學(xué)過程方面具有重要的應(yīng)用前景。該研究得到了國家973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金的支持。相關(guān)工作發(fā)表在Appl. Phys. Lett. 107, 041110 (2015)
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圖2
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