《中紅外雷射的水窗波段高次諧波產生》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由徐晗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中紅外雷射的水窗波段高次諧波產生
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐晗
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
飛秒脈衝雷射與物質的高度非線性相互作用是目前物理學領域中最重要的前沿領域之一。飛秒脈衝雷射技術的迅速發展使我們能得到越來越高的脈衝能量和接近單個光周期的雷射脈衝，從而將雷射場與物質的相互作用推進到非微擾、高度非線性的領域，進而導致一系列新效應，新現象，其中之一就是高次諧波的產生。強場物理研究中許多重要的物理效應和物理現象均與激發光的波長有重要的依賴關係，如高次諧波截止光子能量與驅動場的波長平方成正比，因此使用長波長的中紅外波段雷射是提高高次諧波光子能量的有效途徑。近幾年隨著光參量放大技術的發展，使強場物理研究拓展到波長較長的近中紅外波段成為可能。本項目以使用中紅外雷射脈衝與氣體靶相互作用來產生高次諧波為研究重點，目標是把高次諧波的截止區向高能端顯著推進，達到在生物活體成像領域有著重要套用前景的水窗波段，並提高高能區高次諧波的產生效率，推動台式化的水窗波段X射線相干光源的實現與套用。
結題摘要
飛秒脈衝雷射與物質的高度非線性相互作用是目前物理學領域中最重要的前沿領域之一。飛秒脈衝雷射技術的迅速發展將雷射場與物質的相互作用推進到非微擾、高度非線性的領域，進而導致一系列新效應，新現象，其中之一就是高次諧波的產生。強場物理研究中許多重要的物理效應和物理現象均與激發光的波長有重要的依賴關係，如高次諧波截止光子能量與驅動場的波長平方成正比，因此使用長波長的中紅外波段雷射是提高高次諧波光子能量的有效途徑。近幾年隨著光參量放大技術的發展，使強場物理研究拓展到波長較長的近中紅外波段成為可能。基於此，本項目提出了使用中紅外雷射脈衝與氣體靶相互作用來產生高能量的高次諧波這一研究目標，力爭將高次諧波的截止區向高能端顯著推進，達到在生物活體成像領域有著重要套用前景的水窗波段，並嘗試提高高能區高次諧波的產生效率，推動台式化的水窗波段X射線相干光源的實現與套用。 在項目執行的三年里，我們在之前的工作的基礎上，圓滿的實現了本項目的最主要的研究目標，即利用1500納米的中紅外雷射在氖氣中產生了截止能量大於400電子伏特的水窗波段的諧波輻射。同時我們也為努力嘗試提高水窗波段諧波輻射的亮度。我們利用15毫焦耳鈦寶石雷射系統作為泵浦源，自建了單脈衝能量3毫焦耳高功率的光參量放大器，為實現產生高亮度水窗波段的 XUV相干輻射打好堅實基礎。我們提出使用時間空間聚焦的光束來產生高次諧波的方案，並作出原理性探索，發現這種光束有利於突破光強鉗制效應而得到更大的峰值光強。我們對高峰值功率雷射在松聚焦強電離條件下產生高次諧波的特性做了探索性研究，發現了多周期雷射脈衝能夠直接產生低能區XUV波段的超連續譜的新特性，可支持271阿秒的單阿秒脈衝的產生。 在實現主要研究目標的過程中，我們也進行了一些相關的基礎物理研究。如系統的研究了從紅外到中紅外波段的高次諧波偏振依賴的波長定標率；垂直偏振的雙色場產生高次諧波的理論研究；以及中紅外雷射在非線性介質中傳輸的特性的研究等。
