火勋琴, 管 仲, 周效信

(西北师范大学物理与电子工程学院, 兰州 730030)

1 引 言

在过去的三十多年里，强激光场与气体原子分子相互作用发射高次谐波的研究已取得突破性进展并被广泛应用于多个领域，如利用高次谐波来实现分子轨道的成像[1]、合成超短的阿秒脉冲[2]以及新的XUV光源[3]等，这些应用都是基于原子分子发射的高次谐波. 近年来，人们将研究领域扩展到晶体在激光场中发射的高次谐波，晶体具有密度大，周期性势的特点，与原子分子的结构有明显不同，因此，对晶体在强激光场中发射高次谐波的研究引起了人们的极大关注.2011年美国斯坦福大学的Ghimire等人将波长为3250 nm的激光聚焦到厚度为500 μm的ZnO晶体上，首次在实验上观测到强激光场驱动晶体产生的高次谐波，谐波谱表现出清晰的非微扰特性，截止频率达到25阶[4]. 随后便涌现出大量这方面的实验和理论研究，从而揭示出与强激光场中原子分子发射高次谐波的区别与关联. 已有的研究结果表明，强激光驱动下晶体发射高次谐波的过程与原子分子发射过程既有相似又有明显的不同. 相同的是都发射奇次谐波，也有平台区域和截止位置，不同的是晶体谐波的截止位置不是随激光的强度成正比，而是与激光的电场振幅成正比，经过细致的研究，Vampa等人[5]也提出了与原子分子发射谐波相对应的“三步模型”来解释晶体发射谐波的机理: 首先，在最高价带的电子隧穿到导带，从而形成……