康奈爾大學的研究人員已經開發出了能夠將激光脈衝(chong) 轉換為(wei) 高次諧波的納米結構，為(wei) 高分辨率成像和研究阿秒級（attosecond）物理過程的新科學工具鋪平了道路。

長期以來，高次諧波產(chan) 生一直被用於(yu) 將脈衝(chong) 激光器中的光子合並為(wei) 一個(ge) 具有更高能量的超短光子，產(chan) 生用於(yu) 各種科學目的的極紫外光和 X 射線。傳(chuan) 統上，氣體(ti) 被用作諧波源，但由工程學院應用和工程物理學教授 Gennady Shvets 領導的一個(ge) 研究小組已經表明，工程納米結構在這方麵有一個(ge) 光明的前景。

該團隊創造的納米結構構成了超薄共振磷化镓超表麵，它克服了氣體(ti) 和其他固體(ti) 中產(chan) 生高次諧波的許多常見問題。磷化镓材料可以在不重新吸收的情況下產(chan) 生所有階次的諧波，而且這種特殊的結構可以與(yu) 激光脈衝(chong) 的整個(ge) 光譜相互作用。

該研究的主要作者馬克西姆 · 謝爾巴科夫 ( Maxim Shcherbakov ) 表示 :" 實現這一目標，需要利用全波模擬對超表麵結構進行工程設計。"" 我們(men) 仔細選擇了磷化镓粒子的參數來滿足這一條件，然後通過定製的納米製造流程將其曝光。"

其結果是：納米結構既能產(chan) 生偶次諧波，又能產(chan) 生奇次諧波——這是大多數其他諧波材料的一個(ge) 限製。這種納米結構可覆蓋範圍廣泛的光子能量，在 1.3-3 電子伏特之間。

這種破紀錄的轉換效率，使科學家隻需用一次激光照射，就能觀察到材料中的分子和電子動力學，有助於(yu) 保存可能被多次高能照射降解的樣品。

這項研究是第一次觀察到由單一激光脈衝(chong) 產(chan) 生的高諧波輻射，這使得超表麵能夠承受高功率——比以前在其他超表麵顯示的高 5 到 10 倍。

" 通過我們(men) 的方法，我們(men) 設想人們(men) 可以研究超表麵之外的材料，包括但不限於(yu) 晶體(ti) 、二維材料、單原子、人工原子晶格和其他量子係統。"

在已經證明了使用納米結構產(chan) 生高諧波的優(you) 勢之後，他們(men) 希望通過將納米結構堆疊在一起來取代固態源，如晶體(ti) ，來改善高諧波器件和設施。

這項研究詳細發表在 7 月 7 日發表在《自然 · 通訊》雜誌上的論文《利用單一和多個(ge) 超強激光脈衝(chong) 在共振超表麵產(chan) 生偶奇高諧波》（Generation of Even and Odd High Harmonics in Resonant metasurfaces Using Single and Multiple Ultra-Intense Laser Pulses）中。