1 长沙学院电子信息与电气工程学院，湖南 长沙 410003
2 国防科技大学理学院，湖南 长沙 410073
利用强激光与等离子体相互作用产生的频谱特性可调谐的高次谐波辐射（HHG）一直是国内外研究的热点。利用二维粒子模拟程序对超强超短激光脉冲驱动等离子体波导激发的高次谐波的辐射特性与相关电子动力学行为进行了研究，讨论了驱动激光强度、等离子体密度等关键参数对所产生谐波的转换效率与椭偏率的影响与调控规律，并根据Baeve-Gordienko-Pukhov（BGP）理论分析了其内在物理机制。该研究为开发高亮度、超短超快、圆偏振、深紫外及软X射线波段台面型辐射源提供了新的技术途径，进而有望在超高灵敏度、超快速的物质手性检测手段的研发方面起到积极促进作用。
激光光学 强激光 等离子体波导 高次谐波 辐射特性 物理机制 光学学报
2022, 42(21): 2114001
1 桂林电子科技大学，信息与通信学院，广西 桂林 541004
2 丹尼克斯半导体有限公司研发中心，英国 伦敦，LN6 3LF，英国
3 电子科技大学，电子科学与工程学院，四川 成都 610054
4 中国电子科技集团公司第十二研究所 微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015
设计了一支可工作于4～9次谐波的大回旋太赫兹振荡管，借助于三维粒子模拟，研究了设计的大回旋振荡管注-波互作用机理、高次谐波工作特性、谐波模式间竞争等关键特性。结果表明，通过调节磁场强度，可以在多个相邻谐波处连续激发振荡，实现频率为240 GHz到460 GHz之间的太赫兹波辐射，最大辐射功率为19 kW。同时研究了第7、8和9次谐波模式之间的竞争，讨论了实现稳定注-波互作用和高次谐波状态下单模工作的方法。此外，论文还对不同谐波状态下的欧姆损耗功率进行了研究。
大回旋电子注 回旋管 高次谐波 太赫兹 axis-encircling electron beams gyrotron high harmonics THz 
Author Affiliations
Abstract
1 The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo, 5-1-5 Kashiwanoha, Kashiwa, Chiba 277-8581, Japan
2 Department of Physics, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan
Efficient high harmonics generation (HHG) was demonstrated at 10 MHz repetition rate with an external femtosecond enhancement cavity, seeded by a $｛\sim｝70~\text｛fs｝$ post-compressed 10 MHz fiber chirped pulse amplifier (FCPA) laser. Operation lasting over 30 min with 0.1 mW outcoupled power at 149 nm was demonstrated. It was found that shorter pulse was beneficial for alleviating the nonlinear plasma effect and improving the efficiency of HHG. Low finesse cavity can relax the plasma nonlinearity clamped intra-cavity power and improve the cavity-locking stability. The pulse duration is expected to be below 100 fs for both 1040 nm and 149 nm outputs, making it ideal for applications such as time-resolved photoemission spectroscopy.
enhancement cavity high harmonics generation ultrafast fiber lasers. High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(2): 02000e19
1 中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院微系统和太赫兹研究中心, 四川 成都 610200
为了实现倍频器多谐波输出, 满足系统多频率需求, 同时减少成本, 增加系统集成度, 引入了改进紧凑型悬置微带谐振单元(Compact Suspended Microstrip Resonators (CSMRs))滤波器, 主要研究并实现了170 GHz和340 GHz双频段分别输出。仿真中分别设计170 GHz和340 GHz探针, 引入CSMRs低通滤波器增加170 GHz对高频段的隔离, 减小波导高度, 提高WR.2.8波导截止频率, 增加对300 GHz以下频段抑制, 为了测试其输出特性和网络损耗, 设计170~340 GHz背靠背模块。仿真结果为低通CSMRs滤波器满足在20~180 GHz通带内反射系数小于-18 dB, 在266~520 GHz阻带内抑制度大于20 dB, 背靠背结构仿真170 GHz与340 GHz频段反射系数均小于-15 dB, 端口隔离大于30 dB, 表现出良好的选频特性。测试结果表明: 在170 GHz端口通带为150~185 GHz, 反射系数小于-10 dB, 损耗大于1.2 dB; 在340 GHz端口, 通带为306~355 GHz, 反射系数小于-10 dB, 损耗2 dB, 两端口隔离度大于10 dB, 最好60 dB。
多谐波 低通滤波 太赫兹 紧凑型悬置微带谐振单元 high harmonics low pass filter terahertz compact suspended microstrip resonators 红外与激光工程
2017, 46(11): 1125001
武汉大学物理科学与技术学院, 湖北 武汉 430072
结合数值参数优化有效势模型与拟谱-分裂算符方法,研究了强激光场下碱金属原子气的 高次谐波产生过程。基于参数优化有效势特点对演化矩阵进行了处理,保证了演化过程中含时波函数 与闭壳层轨道的正交性。选取波长为3038 nm、强度约1013 W/cm2的中红外激光场作为驱动场,计算了锂、 钠、钾原子的高次谐波谱。研究了长激光脉宽下里德伯态钠原子束缚态跃迁峰对谐波产生的贡献,结果表 明里德伯态与基态的共振会使低阶谐波的强度增加一个量级,验证了该方法描述含时演化过程中电子重俘获过程的可靠性。
非线性光学 高次谐波 有效势 碱金属原子 中红外激光 里德伯态钠原子 nonlinear optics high-harmonics effective potential alkaline metal atoms mid-infrared laser Rydberg state sodium atom
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
对Y环单元进行改造得到了叠加Y环单元图形，以延迟频率选择表面(FSS)的高次谐振，实现无干扰的单通带滤波器。运用谱域法分析得到的叠加Y环单元，并与Y环单元进行对比，分别讨论其角度稳定性、极化稳定性、-3 dB带宽和高次谐振点。分析表明：当中心频点同为17.6 GHz时，叠加Y环单元具有更窄的带宽，而高次谐波向后延迟6.5 GHz，并保证了良好的极化稳定性和角度稳定性。叠加Y环单元臂长从2.78 mm增大到3.18 mm时，中心频率从17.6 GHz下降到14.1 GHz；臂宽从1.1 mm增大到1.5 mm时，中心频率从17.6 GHz提高到20.6 GHz，带宽变大；单元间距从7.2 mm增加到8 mm时，带宽从4.5 GHz减小到3.5 GHz，中心频点不变；缝隙宽度增大时，带宽变大，中心频点升高。在微波暗室中对叠加Y环单元FSS进行测试，结果与预期一致。结果表明，叠加Y环单元在保证角度稳定性与极化稳定性前提下，能够延迟高次谐振点，为工作频段内实现单通带滤波器提供了新的思路。
频率选择表面(FSS) 叠加Y环单元 高次谐波 极化稳定性 角度稳定性 Frequency Selective Surface (FSS) overlapping Y loop element high harmonics polarization independence angle independence
1 大连海事大学 物理系, 辽宁 大连 116026
2 清华大学 化学系, 北京 100084
利用含时波包加上傅里叶变换方法研究强激光场中不同同位素分子对高次谐波产率的影响。运用电子与核运动的相干量子力学方法得到了电离电子与正离子的碰撞几率。通过对三种同位素分子H2, D2和 T2的碰撞几率分布的对比, 发现在前三个光周期内电离电子会多次返回与正离子发生碰撞, 但是对应不同同位素分子的碰撞几率的最大值都出现在第一个光周期中。在后两个光周期内三种分子的碰撞几率分布表明较重同位素分子T2对应的碰撞几率最大。通过对三种同位素分子电离率的计算发现同位素分子中较重分子的电离率较高, 而电离率越大高次谐波产率越大。因此, 在同等条件下, 重同位素分子对应较高的高次谐波产率。
含时波包 同位素 阿秒 高次谐波 time-dependent wave-packet isotope attosecond high harmonics
同济大学 物理系 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
针对利用高次谐波获取亚飞秒脉冲的实验需求, 设计制备了啁啾为－2 800 as2的啁啾Mo/Si多层膜反射镜.数值计算表明, 采用所设计的啁啾多层膜反射镜可以获得86 as的脉冲.通过直流磁控溅射方法实现了Mo/Si多层膜样品的制备.在合肥同步辐射上进行了多层膜反射率的测量, 在所设计的工作波长内, 多层膜的平均反射率为5.6±2.3%.在考虑最上层Si的氧化作用后, 对测量曲线进行拟合, 得到的反射率曲线和膜层厚度分布分别与测试曲线和设计结果相吻合.
亚飞秒 高次谐波 啁啾多层膜 磁控溅射 反射率 Subfemtosecond High harmonics Chirped multilayer Magnetron sputtering Reflectivity
中国科学院上海光机所强光光学开放实验室 上海 201800
利用强激光场驱动下的原子二能级模型,探讨了高次谐波与高阶拉曼谱的相干相消现象。结果发现适当选取激光场的强度使高阶拉曼线处于谐波位置时,由于相干效应,高阶拉曼谱得到抑制而高次谐波谱则得到加强。
光学相干 高次谐波 高阶拉曼线 二能级原子模型
Laboratory for High Intense Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, The Chinese Academy of Science, Shanghai 201800, China
Chinese Journal of Lasers B
1999, 8(6): 531
