【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所超強激光科學與技術全國重點實驗室賓建輝研究團隊聯合張江實驗室曾志男、鄭穎輝研究團隊，在極紫外輻射增強研究方面取得重要突破。相關研究成果以“Robust enhancement of extreme ultraviolet radiation via transient electrostatic field induced by electron nanobunches from double nanofoils”為題，發表于Optics Express。
 

　　相對論激光強度下的電子動力學研究備受關注，而高強度極紫外高次諧波更是該領域的核心追求目標。極紫外高次諧波作為阿秒科學的重要支撐，在原子物理、超快動力學等領域具有廣闊的應用前景，但其亮度和光子能量提升一直面臨技術瓶頸。傳統增強方案往往對激光對比度、脈沖持續時間等參數有嚴格要求，限制了其實際應用范圍。
 

　　針對這一問題，研究團隊首次提出并實驗驗證了一種新型極紫外輻射增強方案——利用相對論強度激光照射雙層納米薄膜靶，通過第一層靶產生的電子納米束誘導瞬態靜電場，實現透射方向極紫外高次諧波的穩健增強。該方案的核心物理機制在于：激光照射雙層納米靶時，第一層靶的電子被激光以納米束形式周期性吹出，同時產生較強的瞬態靜電場；該靜電場作用于第二層靶，促使第二層靶形成空間局域性更好、密度更高的電子束，進而優化相干同步輻射(Coherent synchrotron emission, CSE)過程，最終實現極紫外輻射的顯著增強。
 

　　為驗證該方案的可行性，研究團隊開展了系統的理論模擬和實驗研究。采用一維和二維粒子模擬(Particle-in-cell，PIC)方法，驗證了瞬態靜電場對電子束壓縮及諧波增強的作用機制，模擬結果顯示，雙層納米靶方案在高次諧波區域呈現更平緩的強度衰減特性，與相干同步輻射機制的預期高度一致。在此基礎上，團隊利用上海光機所200太瓦級/1赫茲激光裝置進行了相關實驗，實驗結果表明，只需將激光聚焦在兩靶之間，無需刻意優化激光對比度和脈沖持續時間，即可實現諧波輻射強度一個數量級以上的增強，且雙層納米靶間距可擴展至約32微米甚至更長，實驗數據與模擬結果高度吻合。
 

　　進一步研究發現，該方案具有極強的穩健性：在激光脈沖持續時間從30 fs變化至300 fs的情況下，諧波輻射強度變化不敏感；而激光聚焦位置對增強效果有顯著影響，聚焦于兩靶之間時可獲得最優增強效果。該方案突破了傳統相干同步輻射增強對激光參數要求苛刻的局限，為相對論激光強度下等離子體誘導電子動力學研究提供了新視角，也為實現極紫外高次諧波的高效增強提供了一種實用、穩健的新方法。該研究不僅深化了對強激光與等離子體相互作用機制的理解，還推動了極紫外輻射光源的實用化進程。
 

　　相關工作得到了國家重點研發計劃(2024YFA1612102)、中國科學院基礎研究領域青年科學家項目(YSBR-060)等項目的支持。