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激光驱动产生固体远紫外高次谐波谱

2016-01-03 00:37
Timeless落尘
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  由激光驱动原子、分子、或等离子体产生的远紫外(EUV)高次谐波辐射是阿秒光谱技术的基础,也为了解物质的基本结构和动态属性提供了可能。最近的实验和理论验证了飞秒量级的中红外场与块状半导体相互作用可以产生深紫外辐射并且可对其进行光学控制,从而推动了固体强场物理的发展。

  本文展示了一个利用超薄的 sio2 薄片和脉宽为几个光学周期甚至亚光学周期的强激光脉冲相互作用,产生宽带的 EUV 辐射,能量达到 40 电子伏特。实验条件如下:激光脉宽1.5个周期,波长800nm,脉冲能量0.5μJ,入射到一个厚度为 120nm的多晶 sio2 薄膜上,再通过铝膜只让 EUV 范围的光通过,最后用光谱仪探测,如图1(b)所示,得到的光谱如图 1(c)所示。可以看见强度峰值在奇次谐波处出现,证明了驱动光场与发射的 EUV 场间具有相干性。

  在最底端导带处沿布里渊区的Γ-Μ方向由激光场驱动的电子波包如图 2(a)所示,图 2(b)所示的是能带内分散的空间谐波成分,每个谐波成分对 EUV 谱的贡献如图 2(c)所示,总的发射谱(黑色)是所有空间谐波的贡献总和。当利用导带最底端处沿Γ-Μ方向的真实能量分散来计算时,利用半经典模拟可以得到与实验获得的光谱图(图 1c)相符合的结果,如图 2(d)所示。进一步验证了产生的辐射和带内电流之间的相关性。

  图 3(a)中的 EUV 束轮廓图的尺寸和形状都与利用自由空间传播和半经典模拟得到的图 3(b)图(蓝线)吻合,并且显示了发射的 EUV 的全空间相干性。为了进一步获得了从激光到极紫外的转换效率,图 3(c)通过对比 sio2和气体介质发射的 EUV 场发现从 sio2 发射的 EUV 场强度比气体产生的高八倍。当使用更强的激光场时,EUV 谱向更高的光子能量扩展可获得超连续谱如图 3(d),使用更强的光场时超薄样品由于物理融化会产生降解,但是当使用较厚的样品时,物理融化会受到压制则软 X 射线的相干发射会增加。在块状固体中的相干非线性电子运动产生宽带EUV 辐射,为追踪固体中的强场电子动力学阿秒控制提供了新的可能。
 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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