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Phase-matching for generation of isolated attosecond XUV and soft-x-ray pulses with few-cycle drivers
Physical Review X ( IF 12.5 ) Pub Date : 
J. Schötz, B. Förg, W. Schweinberger, I. Liontos, M. A. Masood, A. M. Kamal, C. Jakubeit, N. G. Kling, T. Paasch-Colberg, S. Biswas, M. Högner, I. Pupeza, M. Alharbi, A. M. Azzeer, M. F. Kling

Isolated attosecond pulses (IAPs) produced through laser-driven high-harmonic generation (HHG) hold promise for unprecedented insight into biological processes via attosecond x-ray diffraction with table-top sources. Efficient scaling of HHG towards x-ray energies, however, has been hampered by ionization-induced plasma generation impeding the coherent buildup of high-harmonic radiation. Recently, it has been shown that these limitations can be overcome in the so-called `overdriven regime’ where ionization loss and plasma dispersion strongly modify the driving laser pulse over small distances, albeit without demonstrating IAPs. Here, we report on experiments contrasting the generation of IAPs at 80,eV in argon with neon via attosecond streaking measurements. Comparing our experimental results to numerical simulations, we conclude that IAPs in argon are generated in the overdriven regime. We introduce a simple expression that fully describes the HHG dipole phase-mismatch contribution, specifically the effect of the blue-shift of the driving laser. Furthermore, we present a method to numerically calculate the transient HHG phase-mismatch, which allows us to demonstrate the accuracy of the introduced phase-mismatch expression. Finally, we perform simulations for different gases and wavelengths and show that including the full HHG dipole phase-mismatch contribution is important for understanding HHG with long-wavelength, few-cycle laser pulses in high-pressure gas targets, which are currently being employed for scaling isolated attosecond pulse generation beyond extreme ultraviolet (XUV) towards soft-x-ray photon energies.

中文翻译:

具有几个周期驱动器的相位匹配可生成孤立的阿秒级XUV和软X射线脉冲

通过激光驱动的高谐波产生(HHG)产生的孤立的阿秒脉冲(IAP)有望通过台式来源的阿秒X射线衍射对生物过程进行前所未有的洞察。但是,电离诱导的等离子体生成阻碍了高谐波辐射的相干积累,阻碍了HHG向X射线能量的高效缩放。近来,已经显示出可以在所谓的“过驱动状态”中克服这些限制,在该“过驱动状态”中,电离损耗和等离子体弥散在很小的距离上强烈地改变了驱动激光脉冲,尽管没有证明IAP。在这里,我们报告了通过阿秒条纹测量对比了氩气和氖气下80,eV的IAP生成的实验。将我们的实验结果与数值模拟进行比较,我们得出结论,氩气中的IAP是在过度驱动的状态下产生的。我们介绍一个简单的表达式,该表达式完全描述了HHG偶极子相位不匹配的影响,特别是驱动激光器的蓝移效应。此外,我们提出了一种数值计算瞬态HHG相位不匹配的方法,这使我们能够证明引入的相位不匹配表达的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放将孤立的阿秒脉冲生成范围扩展到了超X射线光子能量之外的极紫外(XUV)。我们介绍一个简单的表达式,该表达式完全描述了HHG偶极子相位不匹配的影响,特别是驱动激光器的蓝移效应。此外,我们提出了一种数值计算瞬态HHG相位不匹配的方法,这使我们能够证明引入的相位不匹配表达的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放可以将超过十亿分之一秒的脉冲生成范围从极紫外(XUV)变为软X射线光子能量。我们介绍一个简单的表达式,该表达式完全描述了HHG偶极子相位不匹配的影响,特别是驱动激光器的蓝移效应。此外,我们提出了一种数值计算瞬态HHG相位不匹配的方法,这使我们能够证明引入的相位不匹配表达的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放将孤立的阿秒脉冲生成范围扩展到了超X射线光子能量之外的极紫外(XUV)。特别是驱动激光器的蓝移效应。此外,我们提出了一种数值计算瞬态HHG相位不匹配的方法,这使我们能够证明引入的相位不匹配表达的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放将孤立的阿秒脉冲生成范围扩展到了超X射线光子能量之外的极紫外(XUV)。特别是驱动激光器的蓝移效应。此外,我们提出了一种数值计算瞬态HHG相位不匹配的方法,这使我们能够证明引入的相位不匹配表达的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放将孤立的阿秒脉冲生成范围扩展到了超X射线光子能量之外的极紫外(XUV)。这使我们能够证明引入的相位不匹配表达式的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放可以将超过十亿分之一秒的脉冲生成范围从极紫外(XUV)变为软X射线光子能量。这使我们能够证明引入的相位不匹配表达式的准确性。最后,我们对不同的气体和波长进行了模拟,结果表明,包括完整的HHG偶极子相位失配贡献对于了解高压气体目标中具有长波长,少周期激光脉冲的HHG十分重要。比例缩放可以将超过十亿分之一秒的脉冲生成范围从极紫外(XUV)变为软X射线光子能量。
更新日期:2020-08-20
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