等离子体场增强驱动的高阶谐波产生：一种新的阿秒光谱学方法

当原子、分子和纳米结构受到强激光辐射时，会出现新的现象，其中高阶谐波产生（HHG）是备受关注的话题。HHG代表了一种重要工具，可以在阿秒和埃尺度上捕捉动态信息和结构信息，对化学反应和阿秒物理有着广泛的应用价值。

在惰性气体中，高阶谐波产生需要驱动强度在1013-1014 W/cm2的数量级，比当前飞秒振荡器的输出大两个数量级。现今，使用啁啾脉冲放大（CPA）来达到阈值强度，但其重复频率受到限制。等离子体场增强提供了一种实现脉冲放大的替代方法，重复频率可达数十兆赫兹，并且不需要额外的腔体或激光泵浦来放大输入脉冲的功率。

已有理论和实验研究验证了使用各种金属纳米结构产生孤立阿秒脉冲的可能性，并通过构造性干涉实现相干辐射的聚焦或准直。然而，等离子体驱动的高阶谐波产生仍存在一些问题，如金属纳米结构的损伤、有限的气体体积用于相干积累以及输入脉冲的实际强度增强。

基于等离子体学的HHG的物理机制可以解释为，低强度飞秒激光脉冲与等离子体模式耦合时，它会触发金属内自由电荷的集体振荡，使脉冲能够产生强烈的场增强，同时这些自由电荷会重新分布金属纳米结构附近的电场。通过将惰性气体注入到增强场的区域，可以产生高阶谐波。需要注意的是，增强的激光场在电子动力学发生的区域内并不是空间均匀的，增强场中电子的运动将受到空间限制，这两个特征意味着谐波光谱会发生强烈的修正。