长期以来，高次谐波生成（HHG）是一种将脉冲激光器的光子合并成一个更高能量的超短光子，并产生相应的极紫外光和X射线的物理过程，可以用于强场光与物质相互作用的基础科学、阿秒光学和计量学等领域。通常情况下，一般选择气体作为HHG的谐波源，但气体源带来的高电离阈值、反演对称性和设备的高要求对开发可集成的小尺寸低功率源提出了挑战。因此，固态源成为了HHG谐波源极具吸引力的替代品，但其又存在谐波重吸收、相位失配、低转换效率和窄光谱带宽的缺点。
为了克服气体和固体中高次谐波生成的众多问题，康奈尔大学的Gennady Shvets等人利用磷化镓(GaP)超构表面成功将激光脉冲转换为偶数和奇数的高次谐波，且具有最小的再吸收特性，为研究强光与纳米级物质之间的相互作用铺平了道路，其相关研究结果发表在Nature Communications中。
红外光入射到GaP超构表面并产生高次谐波
（DOI：10.1038/s41467-021-24450-9）
该工作的关键挑战是寻找一个合适的光子平台，使其可以生成高次谐波，而不产生大量可以蓝移的自由载流子（FC）和超表面共振。为此，研究团队通过大量实验研究，最终确认了超薄共振GaP超构表面作为HHG的纳米级光子平台，其主要原因是GaP晶体的宽带隙和缺乏反演对称性使其可以生成偶次和奇次谐波，其光子能量可以覆盖到1.3~3 eV，且不会对产生的谐波进行吸收。
通过实验发现，该光子平台可以通过强中红外激光脉冲进行驱动来产生高次谐波，且转换效率比之前超构表面所达到的最大值还高出了两个数量级，其研究人员Shcherbakov还补充道：“它开辟了在超高场研究物质相互作用的新方式，未来可以将其扩展到超构表面以外的晶体、二维材料、单原子和人造原子晶体等其他材料中。”未来，他们还希望通过将纳米结构堆叠在一起来代替晶体等固态源以改进高谐波器件和设备。
本文由光电汇编辑王越根据phys.org编译，如需转载请注明。
END
特色栏目
免责
声明
本文注明来源为其他媒体或网站的文/图等稿件均为转载，如涉及版权等问题，请作者在20个工作日之内联系我们，我们将协调给予处理。最终解释权归光电汇所有。
请联系oepn@siom.ac.cn
商务合作，请联系
季先生 18018304797
觉得有用，请点这里↓↓↓