相对论振荡窗口中的高次谐波产生与光自旋轨道相互作用

当高功率激光束照射固体箔靶上的小孔时，强激光场驱动该孔边缘的表面等离子体振荡，其作用相当于一个“相对论振荡窗口”。穿过该孔衍射的光包含基频激光频率的高次谐波。当驱动激光束为圆偏振时，高次谐波产生（HHG）过程促使基频光的自旋角动量转化为谐波的固有轨道角动量。通过理论建模和全三维粒子网格（particle-in-cell）模拟表明，阶数为 $n$ 的谐波束是具有拓扑荷 $|l| = n-1$ 的光学涡旋，并且在激光束强度足够大时产生幂律谱 $I_n\propto n^{-3.5}$，其中 $I_n$ 为第 $n$ 次谐波的强度。该工作为产生强极端紫外涡旋以及相对论强度下基于衍射的 HHG 研究开辟了新可能。