利用单一和多个超强激光脉冲在共振超表面产生偶奇高次谐波

       传统上，在超强激光场隧穿电离的气体中观察到强谐波产生(HHG)，超过了结合电子与原子核的气体。高电离阈值、反演对称性和气体室施加的基础设施要求给现有光电平台集成的小足迹低功率源的开发带来了挑战，以实现高效和宽带高谐波产生。固态材料代表了高谐波产生源的一个有吸引力的替代。然而，传统的利用块体晶体产生高谐波的方法由于谐波重吸收和相位不匹配，不能同时实现高转换效率和宽光谱带宽。最近，设计纳米结构引起了相当多的关注，因为它们可以通过各种机制缓解局部增强的光学热点场带来的这些问题:在接近零的状态下运行，在Si超表面中发现的高质量因子集体模式，或等离子体场增强。然而，在强场条件下通过光谱选择超表面实现高效高谐波产生的几个挑战可以被识别出来。此外，过量的自由载流子会大大降低谐振超表面的质量(Q)因子，从而破坏其关键目的:产生共振驱动的光学热点。其次，不透明材料对谐波的吸收降低了高谐波产生体积，大大降低了高谐波产生效率。最后，中心对称材料只能产生一个谐波子集(奇)。

       近日，来自美国纽约州伊萨卡市康奈尔大学的Maxim R. Shcherbakov等人展示了一个纳米级平台的高效高谐波产生强烈的中红外激光脉冲:超薄共振磷化镓(GaP)超表面。GaP晶体的宽禁带和缺乏倒转对称性使得偶奇次谐波的产生覆盖了1.3 - 3ev之间的广泛光子能量范围，并且具有最小的重吸收。共振增强的转换效率促进了单次发射测量，避免了材料损伤，并为研究纳米尺度下轻物质相互作用的微扰和非微扰之间的可控过渡铺平了道路。相关工作发表在《Nature Communications》上。（郑江坡）

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-24450-9