近日，精密測量院激光誘導超快電子動(dòng)力學(xué)課題組在準晶高次諧波研究方面取得了重要進(jìn)展。研究團隊打通了強場(chǎng)超快物理與準晶研究領(lǐng)域的壁壘，理論研究了準晶作為超快光源方面的機理和優(yōu)越性，相關(guān)成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Phys. Rev. Lett.上。  

　　高次諧波是激光與物質(zhì)相互作用時(shí)的極端非線(xiàn)性頻率上轉換過(guò)程，在獲得極紫外光源、超短阿秒脈沖等方面具有重要的應用價(jià)值。另一方面，高次諧波編碼了電子阿秒時(shí)間尺度下的動(dòng)力學(xué)信息，能夠反映物質(zhì)的微觀(guān)結構。已有的研究表明氣體、等離子體、晶體和液體均能夠產(chǎn)生高次諧波輻射。氣體高次諧波光子能量高，但介質(zhì)密度低，使得其產(chǎn)率較低。近年來(lái)，研究人員將目光轉向了晶體高次諧波輻射的研究，但晶體較低的損傷閾值限制了高能光子的產(chǎn)生。液體雖然可以承受更高的光強，但其結構的無(wú)序性也限制了高能諧波光子的產(chǎn)生。準晶具有有序性，但不具有平移對稱(chēng)性，該體系在強場(chǎng)超快激光作用下的高次諧波輻射研究一直是一片空白。　　       

　　精密測量院激光誘導超快電子動(dòng)力學(xué)課題組一直致力于氣體、晶體和液體高次諧波理論的研究，并做出了一系列有影響力的原創(chuàng )性成果。準晶平移周期性的破缺對于諧波輻射而言是機遇也是挑戰，晶體的能帶理論不再簡(jiǎn)單適用。研究團隊通過(guò)Fibonacci準晶入手，經(jīng)過(guò)數值模擬和數學(xué)推導，發(fā)現Fibonacci準晶中電子的運動(dòng)近似滿(mǎn)足動(dòng)量空間的加速定理。同時(shí)，從準晶明銳的布拉格衍射峰出發(fā)，團隊發(fā)現準晶分形的能帶結構可以通過(guò)平移有效晶體的能帶而進(jìn)行重構，有利于準晶中電子動(dòng)力學(xué)信息的提取。該項研究表明準晶分形的能帶結構導致更多電子激發(fā)通道和更頻繁的背向散射，進(jìn)而使得準晶具有高次諧波產(chǎn)率高、最大光子能量高、波長(cháng)依賴(lài)敏感等優(yōu)勢，有望成為一種新的可集成的固態(tài)超快光源，并成為一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。  

　　（a）Fibonacci數列（兔子問(wèn)題）與Fibonacci準晶之間的關(guān)系示意圖。（b）Fibonacci準晶高次諧波示意圖　　

　　精密測量院博士研究生劉佳奇為第一作者，研究員卞學(xué)濱為通訊作者。