Field strength scaling in quasi-phase-matching of high-order harmonic generation by low-intensity assisting fields
气体靶中产生高次谐波是一种广泛应用的极紫外辐射产生方案，但其微观效率有限。所产生的辐射的宏观增强依赖于相位匹配，这通常仅在准相位匹配布置中可实现。在本工作中，我们数值研究了低强度辅助场诱导的准相位匹配。我们研究了所需的辅助场强度依赖于驱动场的波长和强度，谐波阶数，轨迹类和辅助场的周期。我们评论的最佳空间光束轮廓的辅助领域。
2016-01-28 physics.optics
Quasi-phase-matching high-harmonic radiation using chirped THz pulses
采用完全三维非绝热模型对啁啾太赫兹脉冲的高次谐波产生进行了数值研究。辅助太赫兹脉冲照射HHG气室横向诱导准相位匹配。我们证明，它是可能的，以补偿传输过程中的相位失配和扩展的宏观截止传输强红外脉冲的单偶极截止。我们得到两个数量级的增加，在截止谐波（$\approx$ 170 eV）的谐波效率使用太赫兹脉冲的恒定波长，和进一步的3倍增强时，啁啾太赫兹脉冲使用。
2014-02-14 physics.optics
Quasi-phase-matching of high-order-harmonic generation using multimode polarization beating
探讨了利用偏振拍频的准相位匹配和多模准相位匹配（MMQPM）产生高次谐波的一般化方法，提出了一种实现偏振拍频的方法。如果波导的两个（并且原则上更多）模式被激发，则将实现被引导辐射的强度、相位和/或偏振的调制。通过适当地匹配该调制的周期与相干长度，可以发生由导波生成的高次谐波辐射的准相位匹配。我们表明，它是可能实现的效率与多模准相位匹配大于理想的方波调制。我们提出了一个傅立叶处理的QPM和使用这表明，相位调制，而不是幅度调制，在MMQPM的情况下起着主导作用。探索了该方案的实验参数和最佳条件。
2013-02-21 physics.optics
Metasurface-assisted phase-matching-free second harmonic generation in lithium niobate waveguides
相位匹配条件是非线性波长转换过程中的一个重要条件，它要求参与转换过程的光子动量守恒。传统上，非线性相位匹配使用双折射或周期性极化的非线性晶体来实现，这需要仔细的色散工程并且通常是窄带的。近年来，由密集排列的光学天线阵列组成的超颖表面已经被证明可以提供有效的光学动量来以任意方式弯曲光。在这里，我们证明了梯度超颖表面结构组成的相控阵天线能够规避相位匹配的要求，在片上非线性波长转换。我们实验证明了在具有梯度超颖表面图案化的薄膜锂酸盐波导中，可以在许多相干长度上产生无相位匹配的二次谐波。在宽范围的泵浦波长（1580 - 1650 nm）上观察到基于超颖表面的器件中的有效二次谐波产生（1660%W-1cm-2）。
2017-08-09 physics.optics
Integrated Backward Second-Harmonic Generation Through Optically Induced Quasi-Phase Matching
本文首次通过种子全光极化实现集成一阶准相位匹配反向二次谐波产生，规避了亚微米极化周期制造难题，并阐明光栅周期对转换效率的影响，展示了相干光生伏打效应在集成光子学中的新非线性功能。
2023-02-14 physics.optics
A temporal model for quasi-phase matching in high-order harmonic generation
提出了一种高次谐波产生中的准相位匹配模型。使用一维描述，我们分析了时间相关的，超快波矢量平衡计算轴上谐波输出随时间的变化，从中我们得到输出脉冲能量。考虑，作为一个例子，周期性图案化的氩气，可以提供一个网格在集群射流，我们计算的谐波输出在不同的时间间隔内的驱动激光脉冲的持续时间。我们发现，确定一个合适的单一的空间周期是不简单的，由于复杂的和超快的等离子体动力学的基础HHG在增加的强度。当选择QPM周期时，在驱动激光脉冲的前沿获得最大的轴上谐波脉冲能量，以相位匹配HHG。
2016-12-13 physics.optics
Noncollinear phase-matching of high harmonic generation in solids
Charles University（查理大学）
本研究提出了一种在固体中实现高谐波生成非共线相位匹配的方案，通过频率混频提高生成效率，并在氧化铝中验证了第三和第五谐波的相位匹配。
2025-01-06 physics.optics
Nanometer-resolution 3D Tomographic and Vectorial Near-field Imaging in Dielectric Optical Resonators
State Key Laboratory of Surface Physics, Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (MOE), and Department of Physics, Fudan University（复旦大学表面物理国家重点实验室、微纳光子结构教育部重点实验室和物理系）；Shanghai Key Laboratory of Metasurfaces for Light Manipulation, Fudan University（复旦大学光调控超材料上海市重点实验室）
针对介电纳米谐振器内部近场全三维实验表征难题，提出基于高阶边带产生的成像技术，在硅anapole谐振器内实现纳米分辨率三维层析与矢量近场成像，可推广至多种介电超材料表征。
2025-02-27 physics.optics
Highly efficient second-harmonic generation from indefinite epsilon-near-zero slabs of subwavelength thickness
我们从理论上预测了有效的光学二次谐波产生（SHG）从几百纳米厚的板组成的二次非线性各向异性介质的线性主折射率是，在基本波长，非常小，并有不同的符号（不定介质）。我们证明，通过用p偏振基波（强度为几个MW/cm ^2）照射平板，当满足基波线性完全透明的条件时，会发生二次谐波场的高效散射。SHG过程的高效率源于垂直于板表面的纵向场的大的非等离子体激元增强，其由非常小的板介电常数值产生。提出并数值设计了一种合适的纳米结构复合材料，用于观察纳米结构的非相位匹配和高效倍频过程。
2011-03-15 physics.optics
Efficient and robust second-harmonic generation in thin-film lithium niobate using modal phase matching
基于薄膜LNOI平台设计双脊波导，利用模态相位匹配实现高效稳健的二次谐波生成，转换效率达3.92/W，为PPLN波导提供了可扩展替代方案，并有望用于红外C波段纠缠光子对的生成。
2023-11-24 physics.optics
Hyperbolic carbon nanoforest for phase matching of ordinary and backward electromagnetic waves: second harmonic generation
我们表明，刻意设计的色散超材料板可以实现对向传播的普通基波和非常后向二次谐波表面电磁模式的共存和相位匹配。在后向波中，能流和相速度是反向的，这是引起独特的非线性光学传播过程的现象。我们表明，频率，相位和群速度，以及固有的电磁模式所支持的这种超材料的aveguide损耗，可以定制，以最大限度地转换的频率和反向传播所产生的波的方向。这种可能性，这是至关重要的非线性光子学，证明了与双曲型超材料的碳纳米管站在金属表面的数值模型。在反射方向上的返波二次谐波产生和相应的倍频超反射器在太赫兹的非凡性能的研究与脉冲制度的重点。
2017-09-21 physics.optics
Amplification of high harmonics in 3D semiconductor waveguides
固态器件中非线性过程的纳米级放大在纳米电子学、纳米医学或高能量转换等方面开辟了新的应用。在纳米尺度上耦合几纳焦耳激光能量的强场物理演示。我们报告的纳米结构的半导体中使用纳米级放大的中红外激光，而不是使用大型激光放大器系统的高次谐波产生的增强。场放大是通过纳米结构半导体3D波导中的光限制来实现的。高谐波纳米转换器由氧化锌纳米锥阵列组成。它们表现出较大的放大体积，比以前报道的大6个数量级，并避免在金属等离子体结构中观察到的熔化。通过在每个纳米锥的入口处耦合5-10纳焦耳的3.2 μm高重复率OPCPA激光，观察到高次谐波的放大。谐波放大（因子30）取决于激光能量输入、波长和纳米锥几何形状。
2017-09-26 physics.optics
Large second harmonic generation enhancement in SiN waveguides by all-optically induced quasi phase matching
集成光波导具有良好的二阶非线性特性，是获得小型、低功耗光信号处理器件的关键。氮化硅（SiN）在谐振结构和利用模间相位匹配的单程器件中显示出二次谐波产生（SHG）能力，这由波导设计定义。锂酸盐允许使用周期性极化的波导补偿相位失配，然而后者不可重新配置并且仍然难以与SiN或硅（Si）电路集成。在这里，我们展示了SiN波导中SHG的全光增强超过30 dB。我们证明了瓦级激光导致波导二阶极化率的周期性修改。所得到的二阶非线性光栅具有允许泵浦模式和SH模式之间的准相位匹配（QPM）的周期性。此外，改变泵浦波长或偏振更新周期，放松由波导几何形状施加的相位匹配约束。我们表明，光栅是长期刻在波导中，我们估计的第二阶非线性的顺序为0.3 pm/V，而达到1.8x10-6 W-1 cm-2的最大转换效率（CE）。
2017-01-11 physics.optics
Second Harmonic Generation and Nonlinear Frequency Conversion in Photonic Time-Crystals
研究光子时间晶体中的二次谐波生成，发现无需相位匹配、共振或阈值，动量间隙内模式的指数增长即可显著增强谐波生成并引发高阶谐波级联。
2024-11-17 physics.optics
Controlling the second-harmonic in a phase matched negative-index metamaterial
非线性超材料（NLTEMS）已被预测为支持新的和令人兴奋的领域在光的操纵，包括新的相位匹配方案的波混合。最值得注意的是所谓的非线性光学镜，其中非线性负折射率介质将产生的频率发射到泵浦源。对于第一次，我们实验证明了非线性光学镜效应的散装负折射率NLMM，以及其他两个新的相位匹配配置，利用周期性极化之间切换的三个相位匹配域。
2011-05-31 physics.optics
Orbital angular momentum from semiconductor high-order harmonics
携带轨道角动量（OAM）的光束在从量子信息到显微镜的各个领域都有着惊人的应用。在这封信中，我们检查OAM从最近发现的高次谐波产生（HHG）在半导体晶体。固体高次谐波可能是一个有价值的方法集成高通量短波长相干光源。生成介质的固态性质允许在发射源处直接定制辐射的可能性，并且为空间光束成形提供了相当大的自由度。首先，我们验证了OAM从产生激光到谐波的传递和守恒的基本原理。其次，我们通过直接在氧化锌晶体表面蚀刻螺旋区结构来创建OAM光束。这种衍射光学作用于所产生的谐波，并产生具有纳米尺度尺寸的聚焦光学涡旋，其可能在纳米级光学捕获和量子操纵中具有潜在的应用。
2018-08-29 physics.optics
Mode-matching enhancement of second-harmonic generation with plasmonic nanopatch antennas
非线性光学过程的等离子体增强面临着严重的限制，所产生的强分散的金属结晶性和小的相互作用体积，阻碍了理想的相位匹配的条件。最大化纳米尺度系统中的非线性相互作用需要同时激发在该过程中所涉及的所有波长处在空间上和相长上重叠的共振模式。在这里，我们提出了一种混合矩形贴片天线设计的最佳二次谐波产生（SHG），其特征在于由非中心对称的介电/铁电材料在等离子体热点。矩形贴片的优化允许独立调谐可用于增强SHG过程的各种谐振模式。我们探讨了这些混合结构的角度依赖性的SHG和突出的最大SHG效率所需的条件。此外，我们提出了一种新的配置与极化铁电层的数量级的增强倍频法向入射。这样的平台可以实现集成纳米级光源和片上频率转换器的开发。
2020-10-09 physics.optics
Extension of the bright high-harmonic photon energy range via nonadiabatic critical phase matching
本文揭示非绝热临界电离分数可显著扩展相位匹配高次谐波的光子能量范围，并通过实验与理论对比及解析模型验证，为高亮度软X射线源发展提供依据。
2022-06-15 physics.optics
All semiconductor enhanced high-harmonic generation from a single nano-structure
在纳米尺度上增强和控制非线性现象在科学和工业中具有广泛的应用。在这些现象中，固体中的高次谐波产生是最近的研究焦点，以实现下一代拍赫兹光电子器件或紧凑的全固态EUV源。在这里，我们报告的第一个纳米级高谐波源的实现。通过将来自几纳焦耳飞秒激光的电场限制在单个3D半导体波导中来达到强场区。我们揭示了激子过程有利于增强相干谐波和非相干荧光之间的强烈竞争。然而，远离带边缘，谐波发射的明显增强被报道具有稳健的可持续性，为应用提供紧凑的纳米源。我们说明了我们的谐波纳米器件的潜力进行相干衍射成像实验。超紧凑的UV/X射线纳米探针被预见到具有其他潜在的应用，如拍赫兹电子学，纳米断层扫描或纳米医学。
2019-01-08 physics.optics
Doubly resonant enhancement of second-harmonic generation with in-plane phase matching in plasmonic metasurfaces on an AlInP slab waveguide
Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）；Engineered Nanosystems Group, Aalto University（阿尔托大学工程纳米系统小组）
研究在AlInP平板波导上的等离子体超表面中，通过高Q导模共振的面内相位匹配增强二次谐波产生。采用金纳米盘周期性阵列的混合超表面，实验和模拟表明双共振条件下二次谐波增强，为实现高效超表面频率转换器提供策略。
2026-07-10 physics.optics
Phase matching in Vector Beam Driven High Harmonic Generation with 3D-printed Gas Cells
本文实验研究了线偏振、径向和角向偏振1300 nm光束驱动HHG的相位匹配气压差异，发现矢量光束最佳气压约为线偏振的两倍，并将其归因于Gouy相位差异，同时验证了一种3D打印气体盒可提供均匀气压并保持驱动光束模式。
2025-09-19 physics.optics
Quasi phase matching for high order harmonic generation induced by the carrier-envelope phase
报道了一种新的准相位匹配技术，用于低密度气体中的高次谐波产生。数值模拟表明，在少光周期脉冲贝塞尔光束中，可以控制脉冲包络和相位速度，进而控制传输过程中的载波包络相位。由此产生的峰值强度的振荡允许相位匹配的高次谐波产生过程中的XUV功率谱的近二十年的增强。
2009-08-16 physics.atom-ph physics.optics
Quadratic phase matching in slot waveguides
我们分析了相位匹配的纳米二次波导中的倍频，包括形式的双折射和支持交叉偏振的基本和二次谐波模式。在AlGaAs棒与空气空隙，我们表明，相位匹配的二次谐波产生可以在很宽的光谱范围内，采用国家的最先进的纳米技术。
2006-10-19 physics.optics
Attosecond pulse trains from graphene via macroscopic phase-matching in high harmonic generation
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）
通过宏观相位匹配选择短时间电子贡献，在石墨烯中实现干净、正啁啾的阿秒脉冲串，其时间质量与气相HHG相当。
2026-06-02 physics.optics
The effect of plasma-core induced self-guiding on phase matching of high-order harmonic generation in gases
在这项工作中，我们数值研究的自引导过程中，电离起着主导作用，并分析其对气体中的高次谐波产生（HHG）的影响。虽然这种类型的自导引-在以前的工作中被称为等离子体芯诱导自导引-通过调节激光束的强度限制了可实现的截止，但它为相位匹配提供了有利的条件，这对于高通量气体高谐波源是必不可少的。为了强调有效的HHG中的自引导的作用，我们研究了在引导光束中的时间相关的相位匹配条件，并显示了时空恒定的基本强度如何在宽的光子能量范围内有助于谐波场的建设性建立到所提供的截止。
2019-02-12 physics.optics physics.plasm-ph
Soliton-induced nonlocal resonances observed through high-intensity tunable spectrally compressed second-harmonic peaks
飞秒厚晶体二次谐波产生的实验数据表明，当调谐远离相位匹配，一个占主导地位的窄谱峰出现在二次谐波，可以通过改变相位失配参数调谐超过100纳米。传统的理论将其解释为宽带泵浦中的边带与其二次谐波之间的相位匹配。然而，我们的实验是在高输入强度下进行的，而是表现出良好的定量协议与非局部理论描述级联二次非线性。该理论将失谐峰解释为由于泵浦与失谐二次谐波频率之间的相位匹配而产生的非局部谐振，但是与传统理论相反，泵浦被假设为无色散。由于孤子本身是无色散的，我们的实验与非局域理论的一致性间接证明了我们观察到了孤子诱导的非局域共振。孤子存在于级联非线性相互作用的自散焦区和晶体的正常色散区，并且需要高的输入强度才能被激发。
2014-06-13 physics.optics
Deep-ultraviolet second harmonic generation in a conventional crystal quartz by freeing phase-matching in nonlinear optics
光学中的非线性频率转换可以在难以或不太可能通过直接激光实现的波长处产生相干光，并且是涵盖经典和量子领域的科学和工程中的基本课题。有效的非线性频率转换的关键要求是相位匹配，基波和谐波光之间的动量守恒关系。自1962年相位匹配被提出以来，人们一直梦想着在通用的非线性材料和波长范围内对相位失配进行补偿。本文提出了一种用于非线性光学相位匹配的附加周期相位（APP）概念，并在实验上验证了在真空紫外177.3 nm波长下，用普通石英晶体实现APP相位匹配的二次谐波产生。这一研究不仅为非线性光学材料的复苏提供了一条通用的途径，而且也将为非线性光子学及其应用带来革命性的变化。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics
Second harmonic generation in nano-structured thin-film lithium niobate waveguides
集成薄膜锂酸盐平台最近成为下一代高效波长转换系统的一个有前途的候选者，该系统允许密集封装和大规模生产。在这里，我们证明了有效的，相位匹配的二次谐波产生光刻定义的薄膜锂酸盐波导与亚微米尺寸。从理论上提出了固定宽度波导中的模式相位匹配和周期槽波导中的准相位匹配，并进行了实验验证。我们的低损耗（~ 3.0 dB/cm）波导具有高达41% W-1cm-2的归一化转换效率。
2017-01-03 physics.optics
Enhancement of UV Second-Harmonic Radiation at Nonlinear Interfaces with Discontinuous Second-order Susceptibilities
研究了紫外光透射晶体边界上二次谐波辐射的产生，该二次谐波辐射来源于入射光的自动部分相位匹配和全内反射。通过与另一个二阶非线性系数χ^{（2）}较大的紫外非透明晶体相粘附，形成了一个χ^{（2）}差异较大的非线性界面，实验观察到了紫外二次谐波辐射的增强。在非线性界面处产生的增强二次谐波强度在晶界处可达11.6倍。作为一种可调谐的相位匹配方法，它可能在紫外甚至真空紫外光谱区具有潜在的应用前景。
2016-12-16 physics.optics
Broadband second harmonic generation in whispering gallery mode resonators
非线性材料中的光学频率转换过程在波长上受到可获得的相位匹配和所需的高泵浦功率的限制。在这封信中，我们报告了一种新的宽带相位匹配（PM）技术的高品质因数（Q）回音壁模式（WGM）谐振器的双折射晶体材料。该技术依赖于两个相互作用的WGM，一个具有恒定的相速度，另一个具有空间振荡的相速度。因此，相位匹配周期性地发生。该技术可以用WGM谐振器实现，其盘平面平行于晶体的光轴。在该配置中使用单个β硼酸钡（BBO）谐振器，我们实验证明了从近红外的780 nm到紫外（UV）的317 nm的谐波波长的有效二次谐波产生（SHG）。实验测得的倍频转换效率高达4.6%（mW）-1。这种宽带相位调制技术为非线性光学在WGM谐振腔中的应用开辟了一条新的途径。这也是首次报道的在WGM谐振腔中直接倍频产生连续紫外光
2013-03-15 physics.optics
Optically reconfigurable quasi-phase-matching in silicon nitride microresonators
在集成光子学中引入有效的二阶非线性效应是一项重要的任务，其动机是实现芯片上所有可能的光学功能。这样的任务已经证明在硅光子学中特别具有挑战性，因为最适合于光子集成的材料缺乏二阶极化率（$χ^{(2)}$）。在这种材料中诱导有效的$χ^{(2)}$的方法最近开辟了新的机会。在这里，我们提出了光学可重构准相位匹配的大半径Si $_3$ N $_4$微谐振器，从而在mW级的片上二次谐波产生的功率。最重要的是，我们表明，这种全光极化可以发生不受约束的模间相位匹配，导致广泛可调谐的二次谐波产生。我们确认的现象，通过双光子成像内的微谐振器的刻$χ^{(2)}$光栅结构，以及通过动态跟踪的泵和二次谐波模式的谐振。这些结果明确地建立，光电效应，负责全光极化，可以克服相位失配的限制，即使在谐振系统中，同时允许输出功率和可调谐性的组合记录。
2021-03-18 physics.optics
Phase Matching of High-Order Harmonics in Hollow Waveguides
本文研究充气毛细管波导中高次谐波的相位匹配，实验与理论对比揭示三种匹配机制，并预测和初步验证了一种仅发生在特定分数电离水平、对载波绝对相位敏感的新机制。
2024-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Self-organized spatiotemporal quasi-phase-matching in microresonators
本文在硅氮化物微谐振器中通过全光极化自组织形成时空准相位匹配光栅，实现准相位匹配和多普勒频移的二次谐波产生，扩展了非线性光子学的相位匹配条件。
2024-07-22 physics.optics
Surface second-harmonic from metallic nanoparticle configurations - a transformation optics approach
我们研究了由接触金属丝组成的奇异等离子体结构的表面二次谐波产生。我们使用的技术转换光学和相关的结构，而更简单的几何形状，平板波导。这使我们能够获得问题的分析解决方案，揭示丰富的物理见解。我们确定了各种条件下，管理的SHG效率。重要的是，我们的分析表明，除了模式匹配条件，相位匹配条件是相关的，即使是这种亚波长结构。此外，我们确定了一个几何因素，这是以前没有确定。我们支持我们的分析与数值模拟。
2019-03-18 physics.optics
Ultra-efficient and highly-tunable second-harmonic generation in Z-cut periodically poled lithium niobate nanowaveguides
薄膜绝缘体上的锂氧化物（LNOI）已经成为用于线性、非线性和电光的优异集成光子学平台。在这里，我们结合准相位匹配，色散工程，和紧模式限制，实现高效率和宽波长可调谐性的非线性参量过程。在毫米长的Z切LNOI波导上，我们通过0型准相位匹配展示了超高效（$1900\pm500 \% $ W $^{-1}$ cm $^{-2}$）和高度可调谐（-1.71 nm/K）的从1530 nm到1583 nm的二次谐波产生。我们的技术适用于光学谐波产生，量子光源，频率转换，和许多其他光子信息处理在可见光到中红外光谱带。
2020-04-05 physics.optics
Influence of Phase Matching on the Cooper Minimum in Ar High Harmonic Spectra
本文研究了相位匹配对高次谐波干涉极小值的影响。我们集中在结构的原子由于不同的角动量通道的干扰在重组。我们使用库珀最小值（CM）在氩气中在47 eV作为标记的谐波光谱。我们测量了氩中的二维谐波光谱作为波长和角发散度的函数。虽然我们确定了一个明确的CM的光谱时，目标气体射流被放置在激光焦点后，我们发现，CM的外观随角发散，甚至可以完全冲洗时，气体射流被放置在更接近焦点。我们还表明，氩CM出现在不同的波长下的谐波和光吸收光谱测量条件下的任何波长校准。我们模拟的实验与时间相关的薛定谔方程和麦克斯韦波动方程的耦合解的基础上，包括单原子响应和宏观传播效应的模拟。单原子计算证实，氩的基态可以用它的无场$p$对称性来表示，尽管在高次谐波产生中使用了强激光场。因此，谐波谱中的CM结构可以描述为连续$s$和$d$通道的干涉，其相对相位在CM能量处跳跃$π$，导致从光电离结果的最小偏移。我们还表明，完整的计算再现CM的宏观条件的依赖性。我们计算简单的相位匹配因子作为谐波阶数的函数，并解释我们的实验和理论观察的相位匹配的谐波谱的形状的影响。相位匹配必须考虑到充分理解与HHG光谱学相关的光谱特征。
2010-11-05 physics.atom-ph physics.optics
Quasi-phase-matching $χ^{(3)}-$parametric interactions in sinusoidally-tapered waveguides
在这篇文章中，我展示了如何锥形波导可以作为有效的准相位匹配计划的四波混频参量过程中的三阶非线性材料。作为一个例子，已进行了深入的研究，提高三次谐波产生的正弦锥形光纤。利用傅里叶级数分析，得到了这些结构中非线性参量相互作用的准相位匹配条件。研究了三次谐波的转换效率与调制幅度、抽运波长、抽运方向、锥形周期等参量的关系。与均匀波导相比，转换效率提高了几个数量级。我设想这项工作可以重塑领域的引导非线性光学使用中心对称材料。
2017-11-24 physics.optics
Free-space quasi-phase matching
Helmut Schmidt University（赫尔穆特·施密特大学）
本文提出利用自由空间多程细胞实现非线性材料相位匹配的新方法，通过准相位匹配晶体石英，将二次谐波生成效率提高40倍。
2022-09-16 physics.optics
Phase-Matching of High-Order Harmonics Driven by Mid- Infrared Light
本文证明使用更长波长的中红外驱动激光可将高次谐波相位匹配截止能量从45 eV提升至100 eV，并缓解高气压下的单原子响应标度问题，为极紫外光源拓展提供新途径。
2024-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Propagation effects in resonant high-harmonic generation and high-order frequency mixing in laser plasma
研究等离子体中共振高次谐波产生与高阶频率混频的相位匹配，发现窄共振可补偿色散改善相位匹配，且等离子体共振HHG比气体效率高一个数量级，HFM传播可再提升一个数量级。
2024-04-27 physics.optics
Enhancement of 3rd-harmonics generation during ultrashort pulse diffraction in multi-layer volume-grating
成功的三次谐波相位匹配方法包括双折射晶体中的相位匹配和周期极化畴晶体中的准相位匹配。然而，这些方法在某些各向同性材料（例如熔融石英和光敏硅酸盐玻璃）中是不可行的。各向同性材料中的体光栅可以独立地产生频率转换波。单层体光栅的缺点之一是不能通过增加光栅厚度来提高谐波发射的亮度。为了提高各向同性介质中的三倍频效应，本文设计了一种分层子光栅三倍频器件：子光栅平行排列，并预先制作了相邻子光栅之间的栅形错位。在三倍频的相互作用长度的扩展方面，我们的多层子光栅在形式上等价于传统QPM方法中的多层周期极化晶体（例如锂酸盐）。计算结果表明，N层（N >2）体光栅的TH输出强度比单层体光栅的TH输出强度高N × N倍，比无面形失调时的N层体光栅的TH输出强度高N倍。讨论了光栅厚度随机误差对归一化转换效率的影响。
2013-07-23 physics.optics
Phase-matching in high-order harmonic generation with a plasma-reshaped driving field
Lund University（隆德大学）；ASML Research, ASML Netherlands B.V.（ASML研究部，ASML荷兰有限公司）
本研究利用后压缩掺镱激光器在氖气中研究高次谐波产生，发现等离子体对驱动场的重塑显著影响相位匹配，并提出了轴上相位匹配模型来解释谱移现象。
2026-10-06 physics.atom-ph physics.optics
Harmonic generation from gold nanolayers: an old problem under a new light
了解光如何在纳米尺度上与金属、半导体或普通纳米材料相互作用，对于正确设计纳米天线、过滤器以及更普遍的旨在利用在纳米尺度上表现出来的新物理现象的影响的设备至关重要。我们目前报告的实验结果，从20 nm和70 nm厚的金层，TE和TM偏振入射光脉冲的二次和三次谐波产生。我们强调和讨论的第一次的相对作用绑定电子和强度依赖的自由电子密度（热电子）在三次谐波产生中发挥。虽然平面结构通常是最简单的制造，但只有几纳米厚且部分透明的金属层几乎从未被研究过。然而，传输提供了一个额外的比较参考点，通过相对简单的实验测量提供了测试现有理论模型准确性的机会。我们的实验结果很好地解释了微观流体动力学模型的背景下，我们采用模拟二次和三次谐波转换效率，并同时和唯一地预测脉冲照明下的金纳米层的非线性色散特性。利用我们的实验观察和模型，仅基于测得的三次谐波功率转换效率，我们预测|chi3| ~10^（-18）-10 ^（-17）（m/V）^2，主要由热电子触发，而不采用z扫描装置。
2020-08-15 physics.optics
Phase-matching of high harmonic generation in twisted solids
本文提出利用双层扭转固体引入可设计的非线性光学相位来补偿高次谐波产生中的波矢失配，并在仅1 μm厚的扭转六方氮化硼中实现了第五次谐波约1.5×10⁻⁵的创纪录转换效率。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Electron motion enhanced high harmonic generation in xenon clusters
原子团簇是一个孤立系，它模拟了高次谐波产生机制尚不确定的大块材料，是一种有希望产生高次谐波的介质，其转换效率超过了气态原子的转换效率。结果表明，强激光场相互作用后，团簇内电子集体运动的振荡现象明显增强了谐振子的偶极效应，并使谐振子的量子相位增大.在实验上，区分了纳米氙团簇和纳米氙原子产生高次谐波的相位匹配条件，证实了十年前理论上提出的增强内场。HHG与原子和团簇的分离允许确定团簇的HHG的振幅高5个数量级，对应于原子响应的4倍高的转换效率。这一发现提供了对大块材料的高次谐波机制的深入了解，并提供了一种有效的相干X射线源。
2016-06-06 physics.atm-clus physics.optics
Mode-matching in multiresonant plasmonic nanoantennas for enhanced second harmonic generation
在极其有限的体积中提升非线性频率转换仍然是纳米光学、纳米医学、生物传感和无背景生物传感中的关键挑战。为了这个目的，等离子体纳米结构中的场增强通常被利用来有效地补偿在纳米级处的相位匹配的缺乏。然而，二次谐波产生（SHG）被原子尺度下等离子体材料和纳米天线设计中的高度对称性强烈猝灭。在这里，我们设计了一个等离子体纳米天线缺乏轴对称性，表现出空间和频率模式重叠的激发和SHG波长。这些功能在单个器件中的有效组合允许获得前所未有的SHG转换效率。我们的研究结果揭示了在纳米尺度上优化SHG的新方法，为基于非线性等离子体平台的新型纳米级相干光源和分子传感器件铺平了道路。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of Second Harmonic Generation in Doubly Resonant Aluminum Nitride Microrings to Address Rubidium Two-Photon Clock Transition
随着越来越多的光子学应用向集成片上平台过渡，微谐振器中的非线性光学效应得到了广泛的研究。微谐振器具有光损耗低、模体积小等优点，是二次谐波发生（SHG）的最佳平台。然而，这种基于微谐振器的器件的工作带宽相对较小，这对需要解决特定目标波长的应用提出了挑战。在这项工作中，我们分析了相位匹配窗口和谐振波长相对于不同的微米宽度，半径和温度。制作了一个具有精确设计参数的芯片，实现了85-铷原子双光子跃迁波长的相位匹配。该方法可以推广到具有皮米精度的电信波段的任何目标泵浦波长。
2018-05-16 physics.optics
High-harmonic generation enhancement with graphene heterostructures
我们调查高次谐波产生的石墨烯异质结构组成的金属纳米带从石墨烯片分离的几个纳米层的氧化铝或原子单层的六方氮化硼。相对于外部施加的泵浦，纳米带放大了石墨烯层处的近场，从而使我们能够在中红外线中以适度的泵浦功率观察碳单层中的三次和五次谐波产生。我们研究了非线性信号对带宽度和间隔物厚度的依赖性，以及泵浦功率和偏振，并证明了相对于裸石墨烯的增强因子分别达到1600和4100的三次和五次谐波产生。我们的工作支持使用石墨烯异质结构来选择性地增强感兴趣的特定非线性过程，这是设计纳米级非线性器件的基本能力。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quasi-phase-matched high harmonic generation in corrugated micrometer-scale waveguides
对亚微米周期波纹波导的高次谐波产生进行了数值研究。在波纹附近的等离子体激元场增强允许使用低泵浦强度。同时，周期性放置的波纹导致准相位匹配和相应的高谐波效率的增加。对波导结构进行了优化，并利用（1+1）维数值模型分析了所得的光谱。
2016-09-02 physics.optics
High-harmonic generation in periodically poled waveguides
由周期性极化材料制成的光波导提供了对光的高度限制，并能够通过准相位匹配产生新的波长，使其成为非线性光学和光子学的关键平台。然而，此类设备通常不用于高次谐波产生。在这里，使用200 fs，10 nJ级脉冲的4100 nm的光在1 MHz，我们产生高次谐波高达13次谐波（315 nm）的啁啾，周期性极化的锂离子（PPLN）波导。到可见光-紫外光区域的总转换效率高达10%。我们发现，输出光谱依赖于波导极化周期，表明准相位匹配起着重要的作用。在未来，这种周期性极化的波导可以实现高重复率的超短脉冲的紧凑源，并提供探测固态材料电子结构的新方法。
2017-08-28 physics.optics
Phase-Matched Second Harmonic Generation in a flux grown KTiOPO4 crystal ridge optical waveguide
在平均横截面为38微米^[2]的15.8 mm长KTiOPO4微米脊形波导中进行了II型二次谐波产生。理论预测与实验进行了比较。强协议获得相位匹配波长和二次谐波强度。这项工作为集成参量光学开辟了广阔的前景。
2018-08-28 physics.optics
Study of second and third harmonic generation from an indium tin oxide nanolayer: influence of nonlocal effects and hot electrons
我们报告的比较实验和理论研究的二次和三次谐波产生从一个20纳米厚的氧化铟锡层在附近的ε近零条件。使用可调谐的OPA激光器，我们记录的光谱和角度的依赖关系所产生的谐波信号接近这个特定的点。除了接近ε近零波长的二次谐波效率的增强之外，在斜入射下，三次谐波产生显示出不寻常的行为，这是预测到的，但以前没有观察到。我们实施了一个全面的，第一性原理的流体动力学方法，能够模拟我们的实验条件。该模型是独特的，灵活的，并能够捕捉所有主要的物理机制，驱动导电氧化物层的电动力学行为：非局部效应，这蓝移ε近零共振几十纳米;等离子体频率红移由于热载流子的有效质量的变化;层内的电荷密度分布，这决定了非线性表面和磁相互作用;以及由束缚电子触发的背景介质的非线性。我们表明，考虑到这些贡献，我们的理论预测与我们的实验结果是非常好的定性和定量协议。我们表明，考虑到这些贡献，我们的理论预测与我们的实验结果是非常好的定性和定量协议。我们希望我们的结果可以扩展到其他几何形状，ENZ非线性起着重要的作用。
2019-10-01 physics.optics
Paraxial theory of sum-frequency generation by side-walk alignment and phase-matching in uniaxial crystals
本文用赫兹势描述了单轴非线性晶体中的和频现象。提出了一种方案，该方案包括将非常波的旁行传播与相位匹配相结合。简化的傍轴方程描述这种情况。特别注意二次谐波的产生。
2011-06-22 physics.optics
Second harmonic generation in dissipative metamaterials
研究了有耗负折射率异向介质中的二次谐波。结果表明，从基波到谐波的能量转移发生在整个样品的相位失配值的范围内。注意，在常规情况下，该范围收缩到点（理想相位匹配）。该范围的边界作为耗散值的函数的依赖性使用计算机模拟获得。
2013-10-11 physics.optics
