利用载波-包络相位稳定的放大周期量级脉冲,能够通过高次谐波产生获得单一的阿秒脉冲输出。
Andreas Assion,Femtolasers公司放大器部门产品经理
Gabriel Tempea,Femtolasers公司光学产品经理
Eleftherios,Goulielmakis,Matthias Uiberacker,德国Max Planck Institutf黵 Quantenoptik博士后研究员
阿秒科学是基本理论研究领域的一个热点话题。[1]早在十年以前就有人预言:阿秒(1as=10-18s)脉冲的产生依赖于强场条件下激光与原子间的相互作用,并且可以通过直观的半经典模型描述。[2]原子在激光的辐射下,其外层电子首先被激光的电场剥离,然后在电场中加速(见图1)。随着电场符号的反转,高能电子有一定概率与母原子复合。复合过程具有放射性,会发射出高能软X射线光子。如果驱动脉冲包含许多光载波周期,发射谱就会由相互分离的激光频率的奇次谐波构成,激光频率在时间域上与软X射线阿秒脉冲序列相对应。
要想产生孤立阿秒脉冲,必须将软X射线发射限制在驱动脉冲的一个光周期(约2.5fs)内。如果满足这一条件,就会产生一个或两个阿秒脉冲,具体产生阿秒脉冲的数目取决于载波-包络相移(载波-包络相位描述了载波电场与脉冲包络之间的相对位置),并要求载波-包络相移保持稳定。
获得孤立阿秒脉冲
尽管人们已经想出了一些方法将谐波产生限制在一个光周期以内,但这些技术依然处在发展阶段。而且,尽管这些方法可以不需要使用单周期驱动脉冲,但它们或者会提高实验装置的复杂程度,或者会影响谐波产生过程的转换效率。
产生孤立阿秒脉冲的最为简便的方法是采用周期量级驱动脉冲。[5]采用这种方法,谐波谱高能端(高能截止)仅在一个光周期内产生。使用特别设计的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)激光系统,已经成为获得载波-包络相位稳定的、亚毫焦能量级的5fs脉冲的常规手段。