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高次谐波产生的原理,可以简单的描述为:在强场激光的作用下,原子会发生多种电离现象(阈上电离,隧穿电子,越势垒电离);电子在脱离原子核后,成为自由电子,并在强场中加速,增加了电子势能;在特定力的作用下,又会以一定的概率返回母核,并辐射出高能谐波光子。

高次谐波不仅有重要的理论研究价值,而且还有极为重要的实用价值。


首先,利用高次谐波可以获得相干的,窄脉宽的,极紫外和X射线源。这为生命科学,材料化学等的研究,提供了必不可少的工具。例如实验上已经获得了水窗波段的高次谐波辐射,(在水窗波段,2.3〜4.4nm,氧原子的吸收要比碳原子的小得多,所以这对于活的生物细胞和亚细胞结构的显微成像具有重大意义。同时,高次谐波辐射在需要时间和空间高分辨的微观超快过程研究上,有着广泛的应用,例如激光等离子体的论断,原子内壳层的光电子和双光子电离,材料科学和化学中的表面物理和化学研究,半导体的全息光刻,原子团簇的电子和几何结构研究等。


其次,高次谐波辐射是获得阿秒相干脉冲光源的首先。并且是突破阿秒极限的首选光源。一旦突破阿秒界限,人类有可能实现原子尺度内时间分辨的梦想,如复杂分子中的电荷跃迁,分子中价电子的运动状态,等等。


高次谐波光源的特点

1.相干性好

2.深紫外波段

3.窄脉宽


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