科學家提出產生高強度阿秒渦旋脈衝思路

2020-11-21 科學網

 

中科院上海光學精密機械研究所研究人員發現，利用相對論強度的圓偏振雷射與固體靶作用，可以產生高強度的攜帶有軌道角動量的表面高次諧波，並揭示出其中的物理本質是光的自旋角動量轉化為軌道角動量，據此提出了一種產生單個阿秒渦旋脈衝的方案。相關成果近日發表於《自然—通訊》。

具有螺旋相位的光場因為攜帶有軌道角動量而被稱之為渦旋光。軌道角動量與自旋角動量一同構成了相干光場的角動量屬性，渦旋光在光學成像、光子操控和光通信上已經展現出重要的應用前景。

在該研究中，研究人員發現，將一定強度的圓偏振雷射垂直入射到固體靶表面時，可以讓平面靶的表面發生形變而形成一個凹槽結構。該凹槽結構使得垂直入射的非軸上的光變成了斜入射，從而能有效地振蕩等離子體表面，進而產生表面高次諧波輻射。更有趣的是該等離子體振蕩相位取決於等離子體所在的方位角，從而將軌道角動量引入到產生的高次諧波輻射中。進一步分析發現，諧波中光子的軌道角動量是由多個驅動光子的自旋角動量轉化而來，而且該轉化過程滿足角動量守恆定律。

該項工作突破了之前難以通過光學器件產生高強度渦旋光的限制，使得利用目前已有的拍瓦級強雷射和固體靶直接作用來產生相對論強度的渦旋光場成為可能。如果採用預先凹槽處理的固體靶與少周期的超短脈衝作用，可以產生高強度的單個阿秒渦旋脈衝。這為手性結構等材料的超快探測提供了一種可能的優良光源。（來源：中國科學報 黃辛）

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-019-13357-1

 

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