激光驅(qū)動(dòng)晶體發(fā)射低階諧波強(qiáng)度隨激光波長的變化規(guī)律

火勛琴, 管 仲, 周效信

(西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院, 蘭州 730030)

1 引 言

在過去的三十多年里，強(qiáng)激光場(chǎng)與氣體原子分子相互作用發(fā)射高次諧波的研究已取得突破性進(jìn)展并被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如利用高次諧波來實(shí)現(xiàn)分子軌道的成像[1]、合成超短的阿秒脈沖[2]以及新的XUV光源[3]等，這些應(yīng)用都是基于原子分子發(fā)射的高次諧波. 近年來，人們將研究領(lǐng)域擴(kuò)展到晶體在激光場(chǎng)中發(fā)射的高次諧波，晶體具有密度大，周期性勢(shì)的特點(diǎn)，與原子分子的結(jié)構(gòu)有明顯不同，因此，對(duì)晶體在強(qiáng)激光場(chǎng)中發(fā)射高次諧波的研究引起了人們的極大關(guān)注.2011年美國斯坦福大學(xué)的Ghimire等人將波長為3250 nm的激光聚焦到厚度為500 μm的ZnO晶體上，首次在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到強(qiáng)激光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)晶體產(chǎn)生的高次諧波，諧波譜表現(xiàn)出清晰的非微擾特性，截止頻率達(dá)到25階[4]. 隨后便涌現(xiàn)出大量這方面的實(shí)驗(yàn)和理論研究，從而揭示出與強(qiáng)激光場(chǎng)中原子分子發(fā)射高次諧波的區(qū)別與關(guān)聯(lián). 已有的研究結(jié)果表明，強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)下晶體發(fā)射高次諧波的過程與原子分子發(fā)射過程既有相似又有明顯的不同. 相同的是都發(fā)射奇次諧波，也有平臺(tái)區(qū)域和截止位置，不同的是晶體諧波的截止位置不是隨激光的強(qiáng)度成正比，而是與激光的電場(chǎng)振幅成正比，經(jīng)過細(xì)致的研究，Vampa等人[5]也提出了與原子分子發(fā)射諧波相對(duì)應(yīng)的“三步模型”來解釋晶體發(fā)射諧波的機(jī)理: 首先，在最高價(jià)帶的電子隧穿到導(dǎo)帶，從而形成……