中红外新波段强场物理前沿开拓

强场物理是当代物理学研究的重要前沿领域。因现有超快激光增益介质等的限制，绝大多数强场物理的实验研究局限于基于可见-近红外波段（或倍频后波长更短的谐波波段）驱动光场。近年，可调谐中红外新波段强场超快激光的出现与发展，开辟了强场物理迄今很少探索过的参量空间，为开拓强场相互作用新物理与新应用提供新机遇。本项目拟重点研究如下关键科学问题与内容：（1）中红外新波段强场超快光场的建立、传输与特性操控，特别是拓展可调谐频谱范围并压缩脉宽至周期量级超快时间尺度等中的重要科学问题；（2）中红外新波段强光场与物质相互作用新效应新规律，重点是隧穿甚至深隧穿电离（即Keldysh参数小于甚至远小于1）起主导作用时相互作用新效应，以及波长依赖关系等新规律；（3）中红外新波段强场激光驱动产生keV量级高亮度超快X射线相干辐射和水窗波段阿秒光脉冲等中的新现象新机制。本项研究将为中红外新波段强场物理前沿开拓作出重要贡献。

强场物理是当代物理学研究的重要前沿领域。长期以来，受超快激光增益介质等的限制，强场超快激光物理领域的大多数实验研究局限于可见-近红外波段。近年，可调谐中红外新波段强场超快激光的出现与发展，开辟了强场物理迄今很少探索过的参量空间，为开拓强场相互作用新物理与新应用提供新机遇。本项目围绕中红外新波段强场物理前沿开拓涉及的关键科学问题，利用自主建立的中红外新波段强场超快光源，探索与物质相互作用中的新效应、新规律、新应用。本项目实施以来，取得了重要研究进展与原创性研究成果，完成了项目计划书确定的研究内容与任务目标。项目执行期间，在Physical Review Letters (IF=7.645)、Physical Review X (IF=8.463)、Laser & Photonics Reviews (IF=8.008) 等国际重要刊物上发表SCI论文60篇；在美、日、法、加拿大等国召开的本学科领域重要的国际学术会议上作邀请报告18次；授权发明专利 5项，新申请发明专利6项；培养博士后、博士、硕士研究生20名。.本项目取得的重要研究成果概述如下：（1）在中红外新波段强场超快光场的建立、传输与特性操控研究方面：基于共线OPA技术，获得了高光束质量、大能量、宽带可调谐的中红外超短激光脉冲；（2）在探索中红外新波段强激光场与物质相互作用中的新效应、新规律、新应用方面：利用中红外新波段强场激光驱动产生了波形可控的太赫兹辐射；开拓性地发展了基于取向依赖的荧光光谱技术获取分子内层轨道信息的全光学方法；阐明了氮气离子激光的粒子数反转机理；发现中红外强光场中分子电离抑制现象的关键机制，澄清了国际学术界的重要争议；等等。