基于等离子体-光子学结构的超强亚秒激光频率下移梯度
光学
2026-03-13 v1 等离子体物理
摘要
波长可调的超强亚秒激光有望推动跨越粒子加速等多个科学领域的突破。传统晶体方法受限于增益带宽和损伤阈值，限制了其波长可调性。等离子体基频率转换不受材料损伤限制，提供了可行的替代方案。本文提出一种基于等离子体气泡填充控制的名为频率下移梯度（FDS）的新方案。FDS 实现对超强亚秒脉冲的任意频率下移，实现近 100% 的光子转换效率，接近物理极限。这归因于 FDS 可线性控制激光脉冲在等离子体 wake 气泡中减速过程中的脉冲频率演化。对于任意波长的激光脉冲（例如 λ₀=800nm），仿真显示单级 FDS 可实现从 λ₀ 到 2λ₀（800-1600nm）的连续波长调谐。此外，三级级联 FDS 实现超过十倍（10λ₀）频率下移，中心波长为 8.5μm。FDS 方案为在宽红外波段生成高能、少循环脉冲提供了通用路径，为波长相关的超快科学提供了强大的新工具。
引用
@article{arxiv.2603.12074,
title = {Frequency downshifting stair for ultra-intense femtosecond lasers through a plasma-photonics structure},
author = {Yunxiao He and Xiaonan Ning and Bo Guo and Jianfei Hua and Yuqiu Gu and Wei Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12074},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 5 figures