Frequency Conversion of Ultrashort Pulses in Extended Laser-Produced Plasmas

این کتاب مروری بر استفاده از پلاسمای فرسایشی توسعه یافته به عنوان محیط غیرخطی برای HHG تولید هارمونیک مرتبه بالا (HHG) ارائه می دهد. این کتاب رویکردهای آزمایشی مختلف را توصیف می‌کند، مزایا و محدودیت‌های مربوط به کارایی HHG را نشان می‌دهد و فرآیندهای خاصی را که در طول‌های برهمکنش طولانی‌تر، از جمله انتشار و اثرات تطبیق شبه فاز، انجام می‌شوند، مورد بحث قرار می‌دهد. این روش جدیدترین رویکردها برای تولید هارمونیک در محدوده فرابنفش شدید (XUV) را با استفاده از توده‌های پلاسمای گسترده توصیف می‌کند، و اینکه چگونه این روش‌ها با منابع پرمصرف جت گاز متفاوت هستند. تمرکز اصلی بر روی مطالعات با استفاده از پلاسمای توسعه یافته است، اما برخی از یافته های جدید از آزمایشات HHG در ستون های باریک پلاسما نیز مورد بحث قرار گرفته است. همچنین توضیح می دهد که چگونه تطبیق شبه فاز در پلاسمای مدوله شده، همانطور که در مطالعات اخیر نشان داده شده است، ابزارهای مختلفی را برای تنظیم گروه های هارمونیک تقویت شده در منطقه XUV نشان داده است.

پس از مقدمه ای بر جنبه های بنیادی نظری و تجربی HHG، مروری بر مهمترین نتایج HHG در پلاسمای باریک ارائه شده است، از جمله مطالعات اخیر در مورد توده های پلاسمایی با اندازه کوچک به عنوان ساطع کننده هارمونیک های مرتبه بالا. در فصل 2، یافته های مختلف در کاربرد پلاسماهای توسعه یافته برای تولید هارمونیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. یکی از مهمترین کاربردهای پلاسمای توسعه یافته، تطبیق شبه فازی هارمونیک های تولید شده، در فصل 3 نشان داده شده است، که شامل رویکردهای مختلف برای اصلاح ستون های پلاسمای سوراخ شده است. فصل 4 ویژگی های نوری غیرخطی پلاسمای توسعه یافته تولید شده بر روی سطوح مواد مختلف غیرفلزی را نشان می دهد. فصل 5 به تجزیه و تحلیل فرصت های جدید برای HHG القایی پلاسمای گسترش یافته اختصاص دارد. مزایای استفاده از ستون های طولانی پلاسما برای HHG، مانند افزایش تشدید و روش دو پالس، در فصل 6 مورد بحث قرار گرفته است. در نهایت، یک بخش خلاصه همه این یافته ها را گرد هم می آورد و دیدگاه های تشکل های پلاسمایی گسترده برای HHG کارآمد را مورد بحث قرار می دهد. و طیف‌سنجی پلاسمای نوری غیرخطی.

این کتاب برای دانشجویان و دانشمندانی که در این حوزه بسیار چند رشته‌ای شامل علم مواد، غیرخطی کار می‌کنند، مفید خواهد بود. اپتیک و طیف سنجی لیزری این پژوهشگر جدید را به مرز فیزیک برهمکنش بین لیزر و پلاسمای گسترده می رساند. برای متخصص به عنوان یک راهنمای ضروری عمل می کند و دستورالعمل هایی را برای تحقیقات آینده نشان می دهد.

This book offers a review of the use of extended ablation plasmas as nonlinear media for HHG of high-order harmonic generation (HHG). The book describes the different experimental approaches, shows the advantages and limitations regarding HHG efficiency and discusses the particular processes that take place at longer interaction lengths, including propagation and quasi-phase matching effects. It describes the most recent approaches to harmonic generation in the extreme ultraviolet (XUV) range with the use of extended plasma plumes, and how these differ from more commonly-used gas-jet sources. The main focus is on studies using extended plasmas, but some new findings from HHG experiments in narrow plasma plumes are also discussed. It also describes how quasi-phase-matching in modulated plasmas, as demonstrated in recent studies, has revealed different means of tuning enhanced harmonic groups in the XUV region.

After an introduction to the fundamental theoretical and experimental aspects of HHG, a review of the most important results of HHG in narrow plasmas is presented, including recent studies of small-sized plasma plumes as emitters of high-order harmonics. In Chapter 2, various findings in the application of extended plasmas for harmonic generation are analyzed. One of the most important applications of extended plasmas, the quasi-phase-matching of generated harmonics, is demonstrated in Chapter 3, including various approaches to the modification of perforated plasma plumes. Chapter 4 depicts the nonlinear optical features of extended plasmas produced on the surfaces of different non-metal materials. Chapter 5 is dedicated to the analysis of new opportunities for extended plasma induced HHG. The advantages of the application of long plasma plumes for HHG, such as resonance enhancement and double-pulse method, are discussed in Chapter 6. Finally, a summary section brings together all of these findings and discuss the perspectives of extended plasma formations for efficient HHG and nonlinear optical plasma spectroscopy.

The book will be useful for students and scholars working in this highly multidisciplinary domain involving material science, nonlinear optics and laser spectroscopy. It brings the new researcher to the very frontier of the physics of the interaction between laser and extended plasma; for the expert it will serve as an essential guide and indicate directions for future research.