40年前，科學家用皮秒激光電離氣體首次觀測到高次諧波（High-harmonic generation，HHG），從而將激光拓展到真空/極紫外，甚至軟X射線波段。作為產(chǎn)生相干X光的重要手段，眾多國際科研機構數(shù)十年來持續(xù)致力于高次諧波技術的研究，這為阿秒物理提供了前所未有的方法學支持。 

首次實驗觀測到高次諧波后，人們不斷嘗試用固體取代氣體，這不僅是為了開發(fā)全固態(tài)高通量極紫外相干光源，更是為了實現(xiàn)固體中的布洛赫振蕩（Bloch Oscillations），為理解固體內(nèi)在結構及能帶間和能帶內(nèi)的超快動力學過程提供最直觀的觀測手段。但受限于驅(qū)動激光和固體能帶特性，固體材料很容易被強激光破壞，因此固體高次諧波的產(chǎn)生是一項很有難度的工作，特別是利用脈沖寬度僅數(shù)飛秒的少周期激光，更具挑戰(zhàn)性。近年來，隨著單周期和亞周期極端光場調(diào)控技術的不斷突破，許多理論工作都預言固體高次諧波將為眾多材料的超快動力學探測以及穩(wěn)定高效阿秒脈沖的產(chǎn)生提供全新研究手段，固體高次諧波產(chǎn)生技術再度受到關注。

中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心HX-L07研究組長期致力于少周期極端光場產(chǎn)生及調(diào)控研究，曾先后在多類惰性氣體及固體中產(chǎn)生了高次諧波。近日，該研究團隊在前期工作的基礎上，利用超倍頻程超連續(xù)光譜相干合成技術，開展了合成光場調(diào)控固體高次諧波的研究，不僅在優(yōu)化延時的條件下獲得了3.6 fs、0.75 mJ的高能量近單周期極端光場，而且觀察到高次諧波的增強效應，拓展了高次諧波截止區(qū)的光子能量（圖2）。該工作有效提高了真空紫外輸出的光通量，展現(xiàn)了其在強場超快科學研究領域的優(yōu)勢和應用前景，并有望為寬調(diào)諧高分辨真空紫外角分辨光電子能譜儀提供高品質(zhì)光源。相關成果以Optimal generation of delay-controlled few-cycle pulses for high harmonic generation in solids為題發(fā)表在Applied Physics Letters上。

圖1.高次諧波產(chǎn)生單元真空腔體內(nèi)局部結構

圖2.光場調(diào)控固體高次諧波輻射

研究工作得到了國家自然科學基金委“新型光場調(diào)控物理及應用”重大研究計劃、科學技術部國家重點研發(fā)計劃、中科院科研儀器設備研制項目等的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0085472