中科院物理所在单周期光场调控固体高次谐波研究中获进展

40年前，科学家用皮秒激光电离气体首次观测到高次谐波（High-harmonic generation，HHG），从而将激光拓展到真空/极紫外，甚至软X射线波段。作为产生相干X光的重要手段，众多国际科研机构数十年来持续致力于高次谐波技术的研究，这为阿秒物理提供了前所未有的方法学支持。 

首次实验观测到高次谐波后，人们不断尝试用固体取代气体，这不仅是为了开发全固态高通量极紫外相干光源，更是为了实现固体中的布洛赫振荡（Bloch Oscillations），为理解固体内在结构及能带间和能带内的超快动力学过程提供最直观的观测手段。但受限于驱动激光和固体能带特性，固体材料很容易被强激光破坏，因此固体高次谐波的产生是一项很有难度的工作，特别是利用脉冲宽度仅数飞秒的少周期激光，更具挑战性。近年来，随着单周期和亚周期极端光场调控技术的不断突破，许多理论工作都预言固体高次谐波将为众多材料的超快动力学探测以及稳定高效阿秒脉冲的产生提供全新研究手段，固体高次谐波产生技术再度受到关注。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心HX-L07研究组长期致力于少周期极端光场产生及调控研究，曾先后在多类惰性气体及固体中产生了高次谐波。近日，该研究团队在前期工作的基础上，利用超倍频程超连续光谱相干合成技术，开展了合成光场调控固体高次谐波的研究，不仅在优化延时的条件下获得了3.6 fs、0.75 mJ的高能量近单周期极端光场，而且观察到高次谐波的增强效应，拓展了高次谐波截止区的光子能量（图2）。该工作有效提高了真空紫外输出的光通量，展现了其在强场超快科学研究领域的优势和应用前景，并有望为宽调谐高分辨真空紫外角分辨光电子能谱仪提供高品质光源。相关成果以Optimal generation of delay-controlled few-cycle pulses for high harmonic generation in solids为题发表在Applied Physics Letters上。

图1.高次谐波产生单元真空腔体内局部结构

图2.光场调控固体高次谐波辐射

研究工作得到了国家自然科学基金委“新型光场调控物理及应用”重大研究计划、科学技术部国家重点研发计划、中科院科研仪器设备研制项目等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0085472