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

　　使用高重復頻率、高功率飛秒驅動光源與氣體原子相互作用，目前實驗上可以實現光子通量達到1012 photons/s的極紫外高次諧波光源的產生，并應用于時間-角度分辨的光電子譜學。然而目前在軟X射線波段內產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、相干衍射成像等。此外，在高重復頻率、高功率光源驅動下，在以往實驗常用的對中紅外激光濾波方法中如金屬鋁膜、微通道板、光柵等，光學器件容易因激光產生的熱效應導致損壞。針對上述問題，該工作提出了使用零階貝塞爾-高斯光束作為驅動光，通過調節聚焦幾何和宏觀參數，使驅動光傳播至遠場時形成環形光束，同時產生低發散角的諧波，實現空間濾波，如圖1所示。
 

圖1使用貝塞爾-高斯光束作為驅動激光產生高次諧波
 

　　由于貝塞爾—高斯光束在焦點附近類似于無衍射光束，相比于高斯光束在相同的光脈沖能量下具有更長的聚焦深度，因此在相位匹配條件下可以實現更高的諧波產生效率。根據聚焦幾何參數η和驅動激光波長λ，推導了實現空間濾波和相位匹配的宏觀參數，并給出了宏觀參數隨著驅動激光波長的縮放關系。如圖2所示，使用中紅外激光驅動，可以產生光通量比現有報道的水平高1-2個數量級的軟X射線高次諧波。
 

圖2優化條件下不同波長驅動激光產生的高次諧波
 

　　該工作得到國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、南京理工大學發展規劃處和國際交流合作處的支持。