高次高調波発生は、励起光の数倍～数十倍という高い次数の高調波が生成される現象です。従来の非線形光学では、束縛電子の分極振動によって２次あるいは３次といった低次の高調波が生成されますが、高強度場領域で発現する高次高調波発生では、電子が親原子の束縛を離れ、励起光の光電場から得た運動エネルギーを高調波の光子エネルギーに変換します。従来は高次高調波発生の媒質は気体に限られていましたが、近年、固体媒質における高次高調波発生も報告され、高強度場非線形光学は新たな広がりを見せています。固体の高次高調波のメカニズムとして、ツェナートンネリングによる電子-正孔対生成、電子/正孔加速に伴うバンド内電流、バンド間分極振動が提唱されています。この機構を応用したバンド構造計測や、高い原子密度を活かした高効率な極紫外アト秒光源への応用が期待されています。当研究室では、固体のバンド構造と高次高調波発生特性との相関の解明[1]、および、金ナノアンテナが作る増強近接場（赤外プラズモニクスの項目を参照）による固体の高次高調波発生[2]などに取り組んでいます。
High harmonic generation (HHG) is a phenomenon where light with a frequency several to several tens of times the excitation frequency is generated. In conventional nonlinear optics, electric polarization oscillation of a bound electron produces a few order harmonics, but in the strong-field HHG, a bound electron gets apart from its parent ion and accelerated by the driver field, and then the acquired kinetic energy is converted to the photon energy of high harmonic components. Conventionally, HHG had been observed only in gas. However, the first report of HHG in “solids” in 2011 opened a new paradigm in strong-field nonlinear optics. An excitation mechanism (electron-hole pair generation by Zener tunneling, intra-band current accompanying electron / hole acceleration, inter-band recombination) has been proposed as the origin of solid HHG. Solid HHGs are promising for efficient attosecond pulse generation in extreme ultraviolet region and for band structure reconstruction. We study the correlation between the band structure and the HHG properties [1] and develop a scheme of solid HHGs using nano-scaled plasmonically enhanced electric field (see INFRARED PLASMONICS) [2].
- 梶智博, 今坂光太郎, 篠原康, 金島圭佑, 石井順久, 板谷治郎, 石川顕一, 芦原聡, 「固体結晶GaSeにおける深紫外域の高次高調波発生 (II)」、『第65回応用物理学会春季学術講演会』、19a-B301-5、早稲田大学、2018年3月
- K. Imasaka, T. Kaji, T. Shimura, and S. Ashihara, “Antenna-enhanced high harmonic generation in a wide-bandgap semiconductor ZnO,” Opt. Exp. 26, 21364—21374 (2018).