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康奈尔大学的研究人员开发了一种可以将激光脉冲转换为高次谐波的方法。纳米结构，这可以说是破纪录的发现！他们还研究了发生在阿秒级到百万分之一秒的整个物理过程。这一发现为高分辨率成像铺平了道路。

▲红外激光击中磷化镓的亚表面，有效生成均匀和奇数高次谐波。来源：Daniil Shilkin
高次谐波长期以来被用来将脉冲激光的光子组合成能量更高的超短光子，以形成各种科学研究和应用所需的极紫外光和X射线。过去，谐波的来源主要是气体放电，但由康奈尔大学工程学院应用工程物理教授 Gennady Shvets 领导的研究小组表明，工程纳米结构可用于这个应用程序。 .
2021年7月7日，博士后助理研究员Maxim Shcherbakov（后任加州大学欧文分校助理教授）为主要作者，在《自然通讯》上发表论文《Using single and multiple superpowers》 ”。 “使用单个和多个超强激光脉冲在谐振超表面中生成偶数和奇数高谐波”详细描述了这项研究。
该团队创造的纳米结构构成了超薄共振磷化镓亚表面，克服了与气体和其他固体中产生高次谐波相关的许多常见问题。磷化镓是一种材料，可以允许所有数量级的谐波，而不会重新吸收它们。这种特殊的结构可以与激光脉冲的整个光谱相互作用。 Shcherbakov 解释说：“要实现这一点，需要使用全波仿真技术来设计子曲面结构。我们仔细选择并确定了满足此条件的磷化镓颗粒的参数，然后为其采用了定制的纳米制造工艺。公开。”

结果是纳米结构可以产生偶次和奇次谐波——这对于大多数其他谐波材料来说是很难做到的，涵盖了 1.3 到 3 电子伏特的光子能量。这个惊人转换效率让科学家们只用一次激光照射就可以观察到材料中分子和电子的运动，有效避免了多次高能照射对样品的损伤，从而更好地保存样品。由单个激光脉冲产生的谐波辐射，这使得地下能够承受比以前在其他地下显示的功率高 5 到 10 倍的功率。谢尔巴科夫说，这项研究非常有价值——“这为研究地表物质开辟了新的机会。超高场。通过这种方法，我们甚至可以想象，未来人们可以研究除次表面以外的材料，包括但不限于晶体和二维材料。 、单原子、人工原子晶格等量子系统。”
目前，研究团队已经展示了利用纳米结构产生高次谐波的优势，他们希望通过堆叠纳米结构（如Crystal），从而改善高谐波设备和设施。来源：Maxim R. Shcherbakov、Haizhong Zhang、Michael Tripepi、Giovanni Sartorello、Noah Talisa、Abdallah AlShafey、Zhiyuan Fan、Justin Twardowski、Leonid A. Krivitsky、Arseniy I. Kuznetsov、 Enam Chowdhury 和 Gennady Shvets，使用单个和多个超强激光脉冲在谐振超表面中生成偶数和奇数高次谐波，2021 年 7 月 7 日，自然通讯。DOI：10.1038/s-021--9

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文章来源：《红外与激光工程》 网址: http://www.hwyjggczzs.cn/zonghexinwen/2021/0818/584.html