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中科院物理所：高重复频率极紫外相干光脉冲的产生研究取得进展
中科院物理所：高重复频率极紫外相干光脉冲的产生研究取得进展
处于极紫外（XUV）波段的高次谐波（HHG）由于具有优良的相干性、极短的脉冲宽度、宽波段的覆盖范围及体积小、使用方便等优点，自出现以来一直备受人们的重视，特别是高重复频率的HHG不仅是实现极紫外光学频率梳的关键，而且在阿秒脉冲的产生、时间分辨的角分辨光电子谱（tr-ARPES）测量及集成电路与半导体芯片的加工检测等方面都具有重要的需求。正因为如此，近年来高重复频率HHG的产生已成为超快物理、精密测量物理、凝聚态物理等领域令人感兴趣的重要内容，也是目前各国科学家竞争发展的重要方向。但由于受高重复频率驱动激光单脉冲能量低的限制，国际上仅有为数不多的研究组通过HHG技术实现了重复频率大于100kHz的XUV相干辐射，国内尚未见相关结果报道。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室魏志义研究组（L07）多年来致力于HHG及阿秒脉冲产生的研究，最近，该组联合培养的博士研究生王佶（北京交通大学）、许思源（西安电子科技大学）在赵昆、魏志义等人的联合指导下，利用商用的高重复频率飞秒光纤激光器作光源，通过自行设计搭建的脉冲压缩系统及倍频系统，在优化参数及驱动方式等研究的基础上，成功得到了重复频率高达0.4MHz的多阶次HHG。在仅用1030nm波长飞秒激光的驱动下，得到的最高阶次为27阶，对应32.5eV的光子能量；在1030nm及其倍频515nm双波长驱动下，观测到从13阶到23阶、波段覆盖奇偶阶次的11个阶次谐波，两端对应的光子能量分别为15.6eV及27.7eV，各阶次之间的能量间隔仅1.2eV（图1）。
图1. 1030nm单波长（上）及结合515nm双波长（下）激光驱动的XUV谐波
近日上述结果通过了专家测试，图2为实验系统照片，图3为示波器显示的重复频率。这些结果的取得，为进一步实现高重复频率的阿秒脉冲及具有时间分辨的极紫外ARPES提供了重要基础。
图2. 所研制的高重频XUV高次谐波产生装置
图3. 示波器显示的重复频率（408.4kHz）
值得一提的是在上述对驱动激光脉冲的压缩中，他们通过设计采用两组固体薄片组展宽飞秒光纤激光的光谱，并结合啁啾反射镜补偿色散，得到了平均功率为12W、最短脉宽为7.3fs，对应载波频率仅约2.1个光周期的极短脉冲。图4为用FROG测量得到的典型结果，这也是目前高重复频率下1μm波段激光所能获得的最短脉冲结果之一。
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