高次諧波生成 (HHG) 是一種迷人的非線性光學(xué)過(guò)程，其中強(qiáng)激光脈沖與原子或分子相互作用，迫使它們發(fā)射頻率遠(yuǎn)高于原始激光頻率的光。這些高次諧波頻率延伸到極紫外甚至軟X射線區(qū)域的電磁譜中，為原子秒科學(xué)、超快光譜學(xué)和原子級(jí)材料操縱領(lǐng)域的先進(jìn)應(yīng)用打開(kāi)了大門。

然而，HHG的一個(gè)歷史局限性是生成光的偏振狀態(tài)。傳統(tǒng)上，HHG一直局限于產(chǎn)生線性偏振光。然而，由于其在探測(cè)和控制物質(zhì)電子動(dòng)力學(xué)的超快時(shí)間尺度上的潛在應(yīng)用，橢圓偏振光的產(chǎn)生一直是研究的熱點(diǎn)。最近的一篇論文提出了一種新方法來(lái)實(shí)現(xiàn)橢圓偏振高次諧波，從而解決了這一限制。

光波通常被描述為橫波，其中電場(chǎng)垂直于傳播方向振蕩。在線性偏振光中，電場(chǎng)在一個(gè)平面內(nèi)振蕩。另一方面，橢圓偏振光具有更復(fù)雜的電場(chǎng)，它會(huì)隨著時(shí)間的推移描繪出一個(gè)橢圓。橢圓長(zhǎng)軸和短軸的比值決定了橢圓度，圓偏振是橢圓坍縮成圓的一種特殊情況。

橢圓偏振在各種科學(xué)探索中提供了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。它允許對(duì)光與物質(zhì)的相互作用進(jìn)行選擇性控制，使研究人員能夠操縱材料或分子的特定特性。例如，在阿秒科學(xué)中，控制高次諧波的橢圓度的能力可以影響原子和分子的電離動(dòng)力學(xué)。

傳統(tǒng)上，HHG 依賴于強(qiáng)烈的線性偏振激光脈沖。這些脈沖使目標(biāo)氣體或材料電離，然后釋放的電子隨后被激光場(chǎng)反復(fù)驅(qū)動(dòng)。這種來(lái)回運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致發(fā)射高次諧波輻射。然而，線性偏振光與電子之間相互作用的對(duì)稱性固有地導(dǎo)致高次諧波與驅(qū)動(dòng)激光的線性偏振相同。

研究人員最近通過(guò)使用兩個(gè)短交叉偏振激光脈沖的配置實(shí)現(xiàn)了生成橢圓偏振高次諧波的突破。在這種方法中，一個(gè)脈沖（基頻）具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和特定的線性偏振。另一個(gè)脈沖（二次諧波）具有較弱的強(qiáng)度和與第一個(gè)垂直的線性偏振。

成功的關(guān)鍵在于仔細(xì)優(yōu)化這兩種脈沖的特性，在兩種脈沖的頻譜成分之間實(shí)現(xiàn)特定的匹配。較強(qiáng)脈沖頻譜中的最小值（低強(qiáng)度）需要與較弱交叉偏振脈沖頻譜中的最大值（高強(qiáng)度）重合。這種特定對(duì)齊允許在與目標(biāo)相互作用期間從兩個(gè)偏振方向獲得更平衡的貢獻(xiàn)，最終導(dǎo)致生成橢圓偏振高次諧波。www.ws46.com

該論文提出了數(shù)值計(jì)算，證實(shí)了這種方法的可行性。結(jié)果表明，使用短交叉偏振脈沖產(chǎn)生的偶次諧波表現(xiàn)出明顯的橢圓度。然而，奇數(shù)諧波仍然保持大部分線性偏振。這一發(fā)現(xiàn)與以往的實(shí)驗(yàn)觀察一致，解決了理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的矛盾。

總而言之，這項(xiàng)研究代表了HHG領(lǐng)域的重要進(jìn)展。通過(guò)采用具有定制偏振的短脈沖，證明了一種可以實(shí)現(xiàn)橢圓偏振高次諧波的可行途徑。這為阿秒科學(xué)、先進(jìn)光譜學(xué)、材料表征和其他依賴于在原子和分子水平上操縱光-物質(zhì)相互作用的領(lǐng)域，開(kāi)辟了新的科學(xué)探索和潛在的技術(shù)突破的道路。