激光物理系列—超寬帶極紫外相干光源：高次諧波
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。
隨著科技的飛速發(fā)展，光電應用與材料領域正不斷涌現(xiàn)出令人矚目的新知識和技術與新應用，
在首篇《名家專欄》中，我們深入探討了阿秒超快光學的奇妙世界，揭示了其在追蹤電子動態(tài)、探索凝聚態(tài)物質(zhì)深層物理以及電子信號處理等領域的無限潛力。而今，我們踏入**期，將焦點對準超寬帶極紫外相干光源的核心技術——高次諧波（High-Order Harmonic Generation, HHG）現(xiàn)象，這一技術不僅極大地豐富了超快光學的工具箱，更為科學研究開辟了新的視野。
自1987年**發(fā)現(xiàn)高次諧波（HHG）以來，極紫外高次諧波由于其高相干性、短脈沖及光子能量高等優(yōu)點，在物理、化學、生物以及各類譜學和成像研究中得到廣泛應用。高次諧波產(chǎn)生是一種高階非線性光學過程，具有從真空紫外到X射線的寬帶頻譜。圖1所示是一張典型的氣體高次諧波譜圖。
圖1、氣體高次諧波譜的簡單示意圖，包含了氣體高次諧波譜的光譜形狀基本特征。在低級次處高次諧波強度快速下降，對應于傳統(tǒng)的微擾非線性光學區(qū)域；隨后是一個強度變化相對比較平緩的平臺區(qū)，在Ip+3.17Up附近高次諧波強度再次急劇下降，對應于高次諧波截止區(qū)。
幾乎所有的氣體高次諧波實驗所得到的諧波譜都表現(xiàn)出同一個特征：隨著諧波級次的增加，開始一些低次諧波效率單調(diào)下降，緊接著出現(xiàn)一個所謂的“平臺”；在平臺區(qū)內(nèi)，諧波的強度隨諧波級次的增加下降得非常緩慢；在平臺區(qū)末端的某**次諧波附近，諧波強度迅速下降，出現(xiàn)截止。這意味著一個非常重要的優(yōu)勢，即它產(chǎn)生了從真空紫外到X射線的寬帶頻譜。目前，實驗上獲得的*短高次諧波輻射波長已經(jīng)達到＜1 nm [Science, 2012, 336: 1287.]。通過中紅外激光脈沖與多價態(tài)離子相互作用甚至可以產(chǎn)生光子能量達到~5.2 keV的高光子能量的諧波輻射[Optica Vol. 9, No. 9，1003，September2022]。
而且，氣體高次諧波有很多獨特的性質(zhì)，比如具有很好的方向性，極好的時間和空間相干性，使得人們完全有可能利用T3(Table-Top-Terawatt)激光產(chǎn)生的氣體高次諧波來獲得可調(diào)諧的相干XUV和軟X射線源，具有廣泛的用途，比如在水窗波段，氧原子的吸收要比碳原子的小得多，可用于對活體生物的研究。
圖2、基于XUV的時間分辨ARPES裝置。插圖（右上）顯示了近紅外（NIR）光通過氪氣產(chǎn)生高次諧波（HHG）以產(chǎn)生極紫外（XUV）光的實驗布局[Nature Communications, 06 Aug 2019, 10(1):3535]
極紫外波段的波長范圍大致在10 - 120 nm，該波段恰好是高次諧波可以有效產(chǎn)生的波段，因此高次諧波的另一個重要用途即產(chǎn)生高功率的極紫外光源。大部分物理和化學過程在本質(zhì)上都是原子和分子反應過程，比如臭氧層空洞的形成、霧霾的形成、燃燒過程等等。在凝聚態(tài)物理方面，以ARPES能譜測量為例，一束極紫外光照射到樣品上，樣品表面的電子被極紫外光激發(fā)至連續(xù)態(tài)，光電子動能和發(fā)射角度則包含樣品的能帶結(jié)構信息。帶有角度分辨功能的電子分析器接收到輻射出的這些光電子，從而得到樣品價帶附近的能帶結(jié)構。高次諧波是一種非常適合用于表面電子結(jié)構動力學研究的光源，它可以在可以忍受的電子能譜分辨率的條件下，同時獲得一定的時間分辨率信息[Nature, 2011, 471: 490–493.]。在表面光化學方面，Bauer等人[Phys. Rev. Lett., 2001, 87(2): 025501.]還用氣體高次諧波研究了吸附在Pt(111)表面的氧分子在光激發(fā)后的超快（瞬態(tài)）變化過程，這對于表面催化過程的研究非常重要。飛秒氣體高次諧波還可用于研究固體內(nèi)殼層電子動力學[Phys. Rev. Lett., 2003, 91(1): 017401.]、稠密激光等離子體產(chǎn)生與演化過程測量[Phys. Rev. Lett., 2005, 95(02): 025001.]等。
近些年，隨著高重頻高平均功率飛秒激光系統(tǒng)的發(fā)展，激光系統(tǒng)的平均功率可達到千瓦水平，產(chǎn)生的極紫外高次諧波光源可達到近毫瓦水平（圖3），進一步拓展寬帶極紫外光源的應用，使得高次諧波光源成為一種非常有應用潛力的光源，不僅在原子分子和凝聚態(tài)物理等基礎科學領域，目前更是在往半導體檢測等應用領域拓展。
圖3、高重頻高平均功率極紫外光源[ Vol. 3, No. 11 / November 2016 / Optica 1167；Ultrafast Science Volume 2022, Article ID 9823783]
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環(huán)式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監(jiān)控等。
卷柔新技術擁有自主知識產(chǎn)權的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
我們的愿景：卷柔讓光學更具價值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術！
我們的目標：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價格,貼心的服務，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術為核心驅(qū)動力，通過鍍膜設備、鍍膜加工、光學鍍膜產(chǎn)品服務于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
