基于介质密度调制的多准相位匹配高次谐波产生的研究

High harmonic generation is an important optical phenomenon in the extremely nonlinear interaction of femtosecond laser pulses with matters. Due to the potential of being tunable table-top coherent XUV laser source, the research on high harmonic generation has been one of the hottest international research areas in ultrafast laser physics. However,the conversion efficiency of high harmonic generation is very low, and this is greatly hampering its down-to-earth application. Theoretical and experimental research in last years has revealed that Quasi-phase Matching technique is the main method to improve the conversion efficiency of high harmonic generation. In our project, we put forward the multi-quasi-phase matching technique in HHG by the density modulation of gas media or ions,discussing the physical mechanism and effects of MQPM in high order harmonic generation.This project will speed up the realization and application of water-window soft X-ray coherent laser source in some extent.

高次谐波辐射是飞秒强激光脉冲与物质的高度非线性相互作用过程中产生的一种重要现象，由于高次谐波有望成为可调谐、高强度、台式化的超快极紫外相干光源，该领域已成为目前国际上强场超快激光物理研究的热点之一。然而，由于高次谐波的产生是高度的非线性过程，产生效率非常低，这严重阻碍了它的实用化进程。近年来的理论和实验研究表明，准相位匹配是提高谐波转换效率的主要手段。本项目拟利用密度周期及非周期调制的气体或离子作为产生高次谐波的工作介质，探讨介质密度调制在谐波产生中的多准相位匹配效应，以此提高高能区谐波的转换效率，推动台式化的水窗波段软X射线相干光源的实现与应用。

高次谐波辐射是飞秒强激光脉冲与物质的高度非线性相互作用过程中产生的一种重要现象，由于可望成为可调谐、高强度、台式化的超快极紫外相干光源，该领域已成为目前国际上强场超快激光物理研究的热点。然而，由于高次谐波的产生是高度的非线性过程，产生效率非常低，这严重阻碍了它的实用化进程。近年来的理论和实验研究表明，实现准相位匹配是提高谐波转换效率的主要手段。针对如何实现准相位匹配，我们进行了一定的理论和实验探索研究。我们利用模拟退火算法，优化计算设计了内径非周期调制的毛细管，用以实现可选阶次的高次谐波的多准相位匹配；实验上设计制备了内径非周期调制的PDMS毛细管，并开展了实验探索；模拟了介质的密度调制对实现谐波多准相位匹配的影响；对原子气体相干性进行了一定的理论研究；对光子晶体光纤的折射率传感开展了一些研究。