采用激光等离子体作用实现携带轨道角动量的强阿秒脉冲

发布时间: 2019-12-20 10:38:55   作者:本站编辑   来源: NATURE COMMUNICATIONS   浏览次数:

 

   

  角动量是光的本征属性,圆偏振光所携带的自旋角动量早在1909年即被讨论,在上世纪晚期光束带有螺旋相位波前结构被发现带有轨道角动量。为了获得携带轨道角动量的强阿秒脉冲需要采用涡旋光,这限制了驱动光场的强度。另一种产生轨道角动量的方式即将光子的自旋角动量向轨道角动量转化。在本工作中研究发现圆偏振携带自旋角动量的激光可通过相对论振荡镜机制转化为携带轨道角动量的单阿秒脉冲。

  如图1所示,左旋圆偏振光入射到平面后,其归一化光强为2.8,相对论振荡镜机制取决于等离子体面相对论级的振荡对反射波形的调制,主要振荡项一方面来自激光频率w,另一方面来自于vB2w。这会产生奇次和偶次两种谐波。在仅有正入射的情形下只剩下vB作用力,对于线偏振激光只有偶次谐波会产生。对于圆偏振激光沿激光传输轴vB表现为慢变项(即仅与激光包络相关),对正入射的圆偏振高斯光脉冲,vB作用力不在导致表面振荡,反射波形也不再受波形调制或产生高次谐波。沿着靶法线的辐射压将导致靶的迅速凹陷,谐波由电场的垂直分量产生,并导致表面的振荡,既会产生奇次也会产生偶次谐波。如图1c所示将产生阿秒脉冲链。

  

  1. 圆偏振激光产生轨道角动量高次谐波示意图

  阿秒级的OAM脉冲是实现手性探测的理想工具,同时具备亚飞秒时间尺度和探测磁性材料内部自旋和轨道角动量的能力。

  摘译自:J.W. Wang et al. Intense attosecond pulses carrying orbital angular momentum using laser plasma interactions. NATURE COMMUNICATIONS | (2019) 10:5554

 

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