高次谐波发生器
高能飞秒脉冲最复杂且最引人入胜的应用之一是高次谐波产生（High Harmonic Generation, HHG）过程。通过将强激光脉冲聚焦到气体靶中，能够产生比传统固态非线性材料更高阶的谐波，其波长可延伸至极紫外（EUV）甚至软 X 射线范围。同时，得益于宽带宽和短波长，产生的脉冲甚至可以达到阿秒量级。
总体而言，高次谐波产生过程可用简化的半经典三步模型来描述：首先，强激光场暂时抑制原子的库仑势；随后，电子波包可隧穿到连续态，并在驱动激光场中被加速；当驱动激光场反向时，电子波包被拉回原子实，与系统基态中剩余的束缚电子波包发生干涉。这种干涉会产生相干光子爆发，光子能量从几十电子伏特（eV）到几千电子伏特不等。由于这一过程在激光场的每半个周期重复一次，连续脉冲之间的干涉会产生基频的奇数次高次谐波，而在时间域上则形成阿秒脉冲序列。
高次谐波产生通常需要约 10¹⁴ W/cm² 量级的激光强度，以扭曲库仑势，使电子能够隧穿出去并被加速到高能。这种强度的光场通常由高峰值功率系统（如光学参量啁啾脉冲放大器，OPCPA 系统）产生。不过，利用 CARBIDE 和 PHAROS 飞秒激光器的直接基频辐射也已实现高次谐波产生。无论如何，基于镱（Yb）的激光源因其高重复频率而备受关注。传统上，高次谐波产生局限于低脉冲重复频率（不超过几千赫兹），但许多利用高次谐波产生的科学应用都能从更高的重复频率中获益。例如，时间分辨光电子能谱受限于每次脉冲发射的光电子数量（受电荷效应影响），因此只能通过提高重复频率来改善统计结果。已有研究报道，利用 PHAROS 飞秒激光器，在气体室和毛细管几何结构中聚焦其辐射，实现了 100 kHz 重复频率的高次谐波产生（分别参见 E. Lorek 等人的出版物和 KMLabs 报告）。
桌面级的超快、高重复频率、相干极紫外光产生解决方案，使前沿实验得以开展 —— 这些实验此前只能在大型同步辐射装置上进行。借助 Light Conversion 提供的紧凑且用户友好的激光系统，高次谐波产生光源的可用性、可靠性和稳定性必将得到提升。
