一种操纵高次谐波产生的新工具

        由于多波长飞秒脉冲在控制强场电离、电子动力学和高次谐波产生方面的潜在应用，其在时域和谱域具有灵活可调的特性受到了广泛的关注。特别是，人们认为由多个光谱带相干合成的超快脉冲是控制或增强高次谐波产生（HHG）的巧妙工具。针对上述在强场物理中的应用，由于有质动力势与驱动波长的平方成正比，中红外(MIR)激光带动了大量的研究工作。因此，MIR多波长整形脉冲的需求量很大。然而，现有的多波长脉冲产生方法在光谱调谐上缺乏自由度，并且需要复杂的设备进行复杂的相位和噪声控制。最近，四川大学电子与信息工程学院Houkun Liang研究员及其团队提出了一种相对简单且紧凑的新方法，通过组合Martinez压缩器和基于LGS 晶体的光参量放大器来生成具有双波长光谱整形的中红外脉冲，并且在激光波长和相对光谱振幅方面都具有出色的可调谐自由度。他们的研究成果已经发表在《Ultrafast Science》杂志上。

双波长中红外（MIR）光学参量放大器（OPA）的设计与模拟。(A) 在1030 nm泵浦下， LGS 晶体的抛物线类型I 的PM曲线。在不同的PM角度用彩色虚线表示闲频脉冲中不同的MIR波长对和对应的近红外信号光谱成分。(B~D)通过直接提供白光产生过程中的信号脉冲(B和C)并且精心补偿光谱啁啾(D)来比较MIR参量放大。泵浦光延迟被调谐到与1224 nm (B)和 1163 nm (C)的信号光谱分量重叠时刻。(E)通过调节LGS晶体的PM角，模拟了补偿频谱啁啾、1224 nm和1163 nm信号分量在时域重叠时放大的双波长可调谐闲频脉冲的光谱。通过模拟得到了5.6、10微米；6.0, 9.6 微米; 6.6, 9.0 微米; 7.1, 8.4 微米和8.2微米的不同双波长对。(F) 当在特定的PM角存在某些残留啁啾和群延迟时，通过调节信号和泵浦脉冲的不同光谱分量之间的时间重叠来模拟放大的双波长可调闲频脉冲的光谱。得到的双波长闲频光的2个光谱分量之间的振幅比可以任意可调。图片来源：Ultrafast Science (2023)。DOI：10.34133/ultrafastscience.0022

       输出的MIR光谱有两种可调方式：1.当色散被完全补偿时，通过调整相位匹配角，5.6、10微米；6.0, 9.6 微米; 6.6, 9.0 微米; 7.1, 8.4 微米和8.2 微米的不同的双波长对在重复频率为50 kHz时最大平均功率可达280 mW，功率效率为2.8%；2.当色散得到部分补偿时，可以通过控制泵浦延迟来任意改变特定双波长对的相对光谱幅度。

       通过在3毫米厚的多晶ZnSe晶片中利用双波长可调脉冲驱动HHG，测试了所示高功率MIR光源的双波长光谱整形特性的实用性。由于具有双波长可调性，所获得的 HHG 光谱在光谱位置和相对强度上都具有多组谐波HHG的光谱整形特征。具有出色的多波长光谱整形自由度的MIR超短脉冲可以触发更先进的应用，例如增强HHG、太赫兹波产生、可调脉冲内差频产生、阿秒计量以及控制分子解离中的电子局域化。此外，所展示的HHG操纵方法可以为探索复合分子系统中电子动力学和光-物质相互作用的飞秒控制开辟新的可能性。

       消息来源：https://phys.org/news/2023-05-dual-wavelength-lasing-tool-high-harmonic-generation.html

       [1]Linzhen He et al, Dual-Wavelength Spectrum-Shaped Mid-Infrared Pulses and Steering High-Harmonic Generation in Solids, Ultrafast Science (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0022