一种整形双色激光场驱动的单个百阿秒量级脉冲的设计

高强度的单个阿秒脉冲因在极紫外非线性光学以及阿秒泵浦-阿秒探测等领域具有重要的应用价值而受到广泛的关注。产生高强度单个阿秒脉冲的首选方案是利用松散聚焦的高能量的飞秒驱动激光与惰性气体相互作用，然后选取辐射出的极紫外波段高次谐波合成阿秒脉冲。但目前所面临的技术挑战主要在于商用高能量飞秒激光的脉冲宽度仅为25飞秒，而这个驱动脉冲宽度不足以产生脉冲宽度接近100阿秒的脉冲，从而限制了高强度单个阿秒脉冲的应用范围。

陆培祥教授领导的超快激光研究团队针对这个问题，提出了采用整形双色激光场作为驱动激光脉冲的方案。通过分析整形激光场的最高峰和次高峰之间的峰峰比例，理论预期了最优化的激光场形式。



计算结果表明，采用800纳米/1400纳米的组合激光场，在相对强度为0.866的条件下，采用25飞秒驱动激光脉冲就可以获得105阿秒的单个脉冲输出。特别的是，该方案不需要稳定驱动激光脉冲的载波包络相位，这大大放宽了对驱动激光脉冲的要求，从而可以直接使用高能量的商用激光器作为驱动光源。

另外通过分析整形驱动脉冲以及在传播过程中群速度失配以及相对强度变化对阿秒脉冲相干叠加增强的影响，给出了作用气体的气压限制。在相位匹配条件下，理论估算表明如果采用1焦的驱动激光脉冲，可以获得0.5微焦的单个阿秒脉冲，聚焦后阿秒脉冲的峰值强度将超过1014瓦/厘米2。这一研究成果将进一步推动阿秒脉冲在阿秒泵浦-阿秒探测等新领域的应用。



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