飞秒激光时空聚焦技术在极端非线性光学中的应用

Strong field atomic and molecular physics has entered a new stage with the development of ultrafast laser technology and tunable infrared laser source. In the process of extreme nonlinear optics, the media is non-perturbative and highly nonlinear when interacting with strong field laser pulses. For this reason, it is of great significance to controll the spatial and temporal characteristics of the laser field. A novel and effective approach to controll the femtosecond laser field is spatio-temporally focusing technology. In this research project, the spatio-temporally focusing technology should be introduced to controll the spatial and temporal characteristics of ultra-fast laser and modulate light intensity in the laser-matter interaction area. On the basis of maniplating ultra-fast laser field, we hold promise for new development and breakthrough on a lot of hot issues in strong field laser physics, such as remote sensing, high-order harmonic generation and isolated attosecond pulse generation.

随着超快激光技术的发展，强场激光物理学的研究也步入了新的发展阶段。在激光与物质的极端非线性相互作用中，物质对光场的响应尤为敏感且具有非微扰、高度非线性等特性，因此控制光场的时空特性显得尤为重要。时空聚焦技术提供了一种新颖有效的控制飞秒激光光场的途径。本项目将在本研究小组以往工作的基础上，将时空聚焦技术引入极端非线性光学领域，通过对超快激光脉冲的时空域整形和利用时空聚焦技术对激光与物质相互作用区域的光强调制，实现在飞秒激光成丝远程探测、高次谐波的产生、获得单个阿秒脉冲等强场物理某些热点领域的新进展和突破。

强场超快激光与物质的相互作用，突破了传统的（即符合微扰理论的）非线性光学的框架，开辟了以非微扰相互作用为特征的极端非线性光学这一全新学科领域。极端非线性光学中，光与物质，特别是原子、分子的相互作用导致了一系列崭新现象的发生， 包括隧穿电离、高次谐波产生、超快非线性成丝等。因此，近二十年来，极端非线性光学已成为当代光学技术，特别是非线性光学领域中的研究前沿。..由于在上述的极端非线性相互作用中，物质对象对光场的响应尤为敏感且具有非微扰、高度非线性等特性，因此控制光场的时空特性显得尤为重要。时空聚焦技术提供了一种新颖有效的控制飞秒激光光场的途径。本项目将时空聚焦技术引入极端非线性光学领域，通过对超快激光脉冲的时空域整形和利用时空聚焦技术对激光与物质相互作用区域的光强调制，实现了在强场非线性光学、飞秒激光微纳加工、等离子体泵浦探测等领域一系列进展，并已经发现和产生了一批新颖的原理机制和技术手段。