近日，南京理工大學(xué)物理學(xué)院金成教授團隊在阿秒光源產(chǎn)生的研究方面取得新進展，發(fā)現(xiàn)利用貝塞爾—高斯光束產(chǎn)生高通量的軟X射線高次諧波，解決了高重頻激光應(yīng)用上的技術(shù)難題，相關(guān)成果以“Spatial filtering and optimal generation of high-flux soft x-ray high harmonics using a Bessel–Gauss beam”為題發(fā)表在物理學(xué)著名期刊《Applied Physics Reviews》上，并被編輯選為特色文章(Featured Articles)，物理學(xué)院博士生唐翔宇為第一作者，金成教授為通訊作者，南京理工大學(xué)為第一完成單位。(文章鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0221080)
 

　　使用高重復(fù)頻率、高功率飛秒驅(qū)動光源與氣體原子相互作用，目前實驗上可以實現(xiàn)光子通量達到1012 photons/s的極紫外高次諧波光源的產(chǎn)生，并應(yīng)用于時間-角度分辨的光電子譜學(xué)。然而目前在軟X射線波段內(nèi)產(chǎn)生的高次諧波光子通量仍然較低，限制了其在軟X射線范圍的使用,如軟X射線光電子譜學(xué)、相干衍射成像等。此外，在高重復(fù)頻率、高功率光源驅(qū)動下，在以往實驗常用的對中紅外激光濾波方法中如金屬鋁膜、微通道板、光柵等，光學(xué)器件容易因激光產(chǎn)生的熱效應(yīng)導(dǎo)致?lián)p壞。針對上述問題，該工作提出了使用零階貝塞爾-高斯光束作為驅(qū)動光，通過調(diào)節(jié)聚焦幾何和宏觀參數(shù)，使驅(qū)動光傳播至遠場時形成環(huán)形光束，同時產(chǎn)生低發(fā)散角的諧波，實現(xiàn)空間濾波，如圖1所示。
 

圖1使用貝塞爾-高斯光束作為驅(qū)動激光產(chǎn)生高次諧波
 

　　由于貝塞爾—高斯光束在焦點附近類似于無衍射光束，相比于高斯光束在相同的光脈沖能量下具有更長的聚焦深度，因此在相位匹配條件下可以實現(xiàn)更高的諧波產(chǎn)生效率。根據(jù)聚焦幾何參數(shù)η和驅(qū)動激光波長λ，推導(dǎo)了實現(xiàn)空間濾波和相位匹配的宏觀參數(shù)，并給出了宏觀參數(shù)隨著驅(qū)動激光波長的縮放關(guān)系。如圖2所示，使用中紅外激光驅(qū)動，可以產(chǎn)生光通量比現(xiàn)有報道的水平高1-2個數(shù)量級的軟X射線高次諧波。
 

圖2優(yōu)化條件下不同波長驅(qū)動激光產(chǎn)生的高次諧波
 

　　該工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、南京理工大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處和國際交流合作處的支持。