南京理工大學(xué)物理學(xué)院金成教授團(tuán)隊(duì)在阿秒光源產(chǎn)生的研究方面取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)利用貝塞爾—高斯光束產(chǎn)生高通量的軟X射線高次諧波，解決了高重頻激光應(yīng)用上的技術(shù)難題，相關(guān)成果以“Spatial filtering and optimal generation of high-flux soft x-ray high harmonics using a Bessel–Gauss beam”為題發(fā)表在物理學(xué)著名期刊《Applied Physics Reviews》上，并被編輯選為特色文章（Featured Articles），物理學(xué)院博士生唐翔宇為第一作者，金成教授為通訊作者，南京理工大學(xué)為第一完成單位。（文章鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0221080）

使用高重復(fù)頻率、高功率飛秒驅(qū)動(dòng)光源與氣體原子相互作用，目前實(shí)驗(yàn)上可以實(shí)現(xiàn)光子通量達(dá)到10¹² photons/s的極紫外高次諧波光源的產(chǎn)生，并應(yīng)用于時(shí)間-角度分辨的光電子譜學(xué)。然而目前在軟X射線波段內(nèi)產(chǎn)生的高次諧波光子通量仍然較低，限制了其在軟X射線范圍的使用,如軟X射線光電子譜學(xué)、相干衍射成像等。此外，在高重復(fù)頻率、高功率光源驅(qū)動(dòng)下，在以往實(shí)驗(yàn)常用的對(duì)中紅外激光濾波方法中如金屬鋁膜、微通道板、光柵等，光學(xué)器件容易因激光產(chǎn)生的熱效應(yīng)導(dǎo)致?lián)p壞。針對(duì)上述問(wèn)題，該工作提出了使用零階貝塞爾-高斯光束作為驅(qū)動(dòng)光，通過(guò)調(diào)節(jié)聚焦幾何和宏觀參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)光傳播至遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)形成環(huán)形光束，同時(shí)產(chǎn)生低發(fā)散角的諧波，實(shí)現(xiàn)空間濾波，如圖1所示。

圖1使用貝塞爾-高斯光束作為驅(qū)動(dòng)激光產(chǎn)生高次諧波

由于貝塞爾—高斯光束在焦點(diǎn)附近類似于無(wú)衍射光束，相比于高斯光束在相同的光脈沖能量下具有更長(zhǎng)的聚焦深度，因此在相位匹配條件下可以實(shí)現(xiàn)更高的諧波產(chǎn)生效率。根據(jù)聚焦幾何參數(shù)η和驅(qū)動(dòng)激光波長(zhǎng)λ，推導(dǎo)了實(shí)現(xiàn)空間濾波和相位匹配的宏觀參數(shù)，并給出了宏觀參數(shù)隨著驅(qū)動(dòng)激光波長(zhǎng)的縮放關(guān)系。如圖2所示，使用中紅外激光驅(qū)動(dòng)，可以產(chǎn)生光通量比現(xiàn)有報(bào)道的水平高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的軟X射線高次諧波。

圖2優(yōu)化條件下不同波長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)激光產(chǎn)生的高次諧波

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、南京理工大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處和國(guó)際交流合作處的支持。