由非周期驱动产生的高阶异谐波

高次谐波在自然界中无处不在,并出现于电磁、声学与引力波中。它们由周期性非线性过程或周期性高频脉冲产生。然而,这种周期性常不精确,例如啁啾(扫频)光波形中或与非平稳物质的相互作用中——例如加速镜的反射。此类情形下观测到的频谱常包含复杂的类谐波条纹集,通过标准傅里叶分析无法解释甚至易被误解。在此,我们提出异谐波的概念,即不同阶谐波的频谱干涉,充分解释这些条纹的形成(源自希腊语 $\ddot{{\alpha}}{\lambda}{\lambda}{\omicron}{\varsigma}$: \'allos,“其他的”)。如同原子光谱,复杂的异谐波谱依赖于若干整数并带有发射过程(如驱动周期及其时间导数)的独特印记,异谐波理论可对其解读。我们在极紫外光谱区通过实验演示了激光驱动的异谐波并提取了非周期性参数。我们分析了已发表的双黑洞并合引力波模拟,并证明了其中的异谐波。进一步,我们预测脉冲星射电谱与光学频率梳中存在异谐波,并提议将其用于测量检验引力理论所需的极小加速度。异谐波现象推广了经典谐波,并在阿秒物理、频率梳生成、脉冲星研究及未来引力波光谱学中至关重要。