高游離態電漿中之極紫外光非線性混頻(2/2)

過去五十年來，非線性光學帶動了光通訊、雷射光譜學、材料處理、超快光學等領域的突破，但受到材料穿透率的限制，一般僅能用於可見光至紅外光。今天，高強度超快極紫外光(EUV)光源已有極大的進展，例如極紫外光自由電子雷射或是高階諧波產生，若能運用這些光源將非線性光學技術推進至極紫外光波段，將可帶動非線性光學的全新突破。我們計畫採用高游離態離子電漿作為EUV光之非線性混波介質。藉由將高強度近紅外光(NIR)脈衝聚焦於惰性氣體噴流，在其前端把惰性氣體原子游離至適當的游離態，而後即可透過這些離子與EUV光進行混波。若剩餘之束縛態電子的游離能高於EUV光子能量，則光子游離不會發生，EUV光的吸收就可以大幅抑制，而剩餘之束縛態電子則可以提供混波所需要的非線性響應。我們計畫實現兩種不同的非線性四波混頻，第一種是1顆EUV光子加上2顆NIR光子轉換至另1顆EUV光子，使用Ar2+離子為作用介質，預期轉換效率可達26%。第二種是2顆EUV光子加上1顆NIR光子轉換至第三個EUV光子，使用Ne2+離子為作用介質，預期轉換效率可達24%。我們相信使用離子為作用介質是探索EUV非線性光學的全新方向。