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我国阿秒脉冲的啁啾控制研究获新突破 |
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徐至展、李儒新研究组的论文7月24日发表于PRL |
中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室徐至展、李儒新研究组在7月24日出版的国际学术期刊《物理评论快报》上发表的论文中，首次提出了利用驱动激光场控制色散特性来补偿阿秒脉冲固有啁啾的新方法。“这种不同于以往利用介质静态色散特性的方法被称之为啁啾的动态补偿方法。”
为了动态补偿阿秒脉冲的固有啁啾，他们在强场高次谐波（HHG）的驱动基频激光场上叠加一个弱的倍频场，通过调节双色场之间的相对延迟，可使啁啾的补偿实现从负到正的连续变化。采用这种新方法，他们第一次在实验上实现了对阿秒脉冲负啁啾的补偿，并获得了近变换极限的阿秒脉冲。有关专家认为：“这种新方法的提出并在实验上成功实现，显然对变换极限阿秒脉冲的产生、超快电子动力学的研究和XUV波段频率梳的实现都具有极其重要的意义。”
审稿人对该工作作出了高度评价：“……报道了一种阿秒脉冲啁啾补偿的新方法。现有的啁啾补偿方法有很多限制，因此发现新方法是重要的。”“……它的优点是：通过改变基频和倍频光场之间的相对延迟，阿秒脉冲的啁啾补偿可以简单并连续地改变，以至能迅速适应HHG过程中各种不同的条件或满足阿秒频谱实验的特殊要求。这为阿秒相干控制创造了新机遇。”“该篇论文标志着在实现阿秒光源完全控制的道路上前进了一步。”
HHG与阿秒脉冲的产生是重要的前沿科学研究领域。阿秒脉冲能以前所未有的精度探测超快电子动力学，引起了人们的极大关注。目前，该领域最重要的科学目标之一就是要获得尽可能短的高次谐波阿秒脉冲。但是变换极限阿秒脉冲的获得受到高次谐波辐射固有啁啾的根本限制，因而对阿秒脉冲进行位相控制和啁啾补偿从而产生变换极限阿秒脉冲就显得至关重要。
迄今已报道的控制阿秒脉冲啁啾的方法主要有两种，分别采用X射线波段啁啾反射镜和具有负群速色散（GDD）的透射介质，如金属薄膜和气体介质。前者由于X射线波段啁啾镜制作工艺高而难以实现；后者依赖透射介质的色散特性，难以避免在提供了色散补偿的同时也对谐波辐射存在吸收损耗，这就需要在介质可提供的负GDD和吸收损耗之间寻求平衡，因此限制了可实现啁啾补偿的光谱范围。除此以外，以上所述的现有方法均基于材料的静态色散特性，由于在XUV波段绝大多数材料具备的都是负色散特性，因此至今实验上实现的仅仅是对正啁啾的补偿，而对阿秒脉冲进行负啁啾的补偿是极其困难的。
本项研究得到国家“973”计划、国家自然科学基金和中科院重要方向性项目等的支持。（黄辛）
