強激光場中低于電離阈值的諧波輻射機理

“介觀光學與飛秒光物理”基金委創新研究群體彭良友副教授和龔旗煌教授等在低于電離阈值的諧波輻射機理方面取得了重要進展，研究成果發表于近期的《物理評論快報》【Phys. Rev. Lett. 112, 233001 (2014)】，博士生熊偉浩同學為文章的第一作者。

強飛秒激光脈沖作用下原子分子的高次諧波以及阿秒脈沖産生近二十年來一直受到了廣泛關注。當諧波輻射的光子能量大于電離阈值時，不考慮原子分子庫侖勢影響的理論（例如強場近似理論）能夠較好的描述諧波産生過程。而對于低于電離阈值的諧波輻射，庫侖勢将對諧波的産率具有較大的調制作用。目前還沒有一個很好的解析理論來進行分析，研究群體采用精确求解含時薛定谔方程的方法詳細研究了不同激光參數下諧波産率随着激光參數的變化。

圖1展示了通過數值求解含時薛定谔方程所得到的不同激光波長下的諧波輻射信号。從圖中可以看出随着波長變化，諧波産率受到顯著調制，出現了一些有趣的共振峰和幹涉峰結構。他們利用半經典的理論和推廣後的強場近似理論對這種産率調制進行了詳盡分析，能夠清晰解釋各個峰産生的位置和不同機理。一方面，他們證實了在低于電離阈值區域内依然存在類似于高于電離阈值時諧波的長短軌道幹涉。另一方面，他們的研究表明庫倫勢的影響主要體現為庫倫場中各個激發态作為中間态參與了諧波輻射的過程。這一影響既有可能出現在電離過程中，表現為共振增強。也有可能出現在輻射過程中，表現為對輻射光子能量的調控。他們的這一理論工作将對VUV和EUV頻段的光頻梳以及相幹光源的實驗研究提供重要指導。

該研究工作得到國家自然科學基金委、科技部國家重大基礎研究計劃（973）、教育部新世紀優秀人才計劃、以及beat365人工微結構和介觀物理國家重點實驗室及量子物質科學協同創新中心的的資助。