固體高次諧波：現象、機制及應用（特邀）

吳桐，錢晨，汪子劭，張翔宇，余超，陸瑞鋒

（南京理工大學 理學院，南京210094）

0 引言

光與物質相互作用是物理學研究的重要領域，在科學技術的發展中扮演著至關重要的角色。光與物質相互作用的過程，主要通過電子的量子躍遷描述，伴隨著光子的發射、吸收或散射。原子、分子、固體等物質的光吸收和光發射現象，正是許多科學技術的基石，例如激光、現代光譜學、X 射線源、光電二極管和太陽能電池等［1］。而激光具有良好的單色性、方向性和相干性，是人們探測物質結構、研究物質性質強有力的工具。自1960年第一臺紅寶石激光器激光面世［2］以來，得益于調Q 技術、鎖模技術、啁啾脈沖放大技術等方面的突破，目前可以獲得的激光聚焦功率密度可以達到1022W/cm2［3］，峰值功率達到拍瓦（1015W）量級，激光的脈沖寬度也從納秒（10-9s）壓縮到飛秒（10-15s）量級。隨著激光強度不斷增強，當激光脈沖的電場強度達到甚至超過原子分子內部庫倫勢的電場強度時，把激光場看作對電子在原子庫倫場約束下運動的微擾觀念不再適用，一系列高度非線性的復雜動力學過程也隨之出現，如多光子與閾上電離、隧穿電離、非次序雙電離和高次諧波產生（High-Harmonic Generation，HHG）。在此背景下，超短超強脈沖的出現逐漸開啟了強場物理研究。其中，高次諧波作為一種極有發展潛力的極紫外光源產生方式和實時探測物質內部超快動力學的可能手段，成為強場物理領域中一個備受關注的研究方向。

1 實驗進展

1961年，在激光器剛面世不久后，FRANKEN P A 及其合作伙伴就將一束強度約為105V/cm、波長為694.3 nm 的單色光聚焦在石英晶體內從而獲得了二次諧波［4］。……