激光的發(fā)明開啟了非線性光學時代，如今非線性光學在許多科學、工業(yè)和醫(yī)療應用中發(fā)揮著重要作用，這些應用都受益于可見光范圍內緊湊型激光器的成功。然而，對于極紫外波長（XUV）來說，只能通過超大型設施（即自由電子激光器）來產生強烈的XUV脈沖，雖然經過科學家的研究，已經開發(fā)了小型的XUV激光器，但其尺寸仍然達到了數十米量級，并且僅安置在少數的大學和研究機構中。

新型強極紫外激光器原理示意圖

https://doi.org/10.1364/OPTICA.421564

為了縮小XUV激光器的體積，并使其更為普遍化，來自Max Born Institute（德國柏林）、ELI-ALPS（匈牙利塞格德）和INCDTIM（Cluj-Napoca，羅馬尼亞）的一組研究人員提出了通過高次諧波產生(HHG)實現XUV激光器的新概念，它的優(yōu)勢在于占地面積比目前現有的強XUV激光器小得多，且方案簡單可以在全球大部分實驗室進行安置，其相關內容已發(fā)布在Optica中。

為了獲得高強度的XUV脈沖，通常是通過近紅外（NIR）激光器生成一個非常大的焦點來實現，這就需要大型的實驗室。Max Born Institute的研究人員已經證明，可以在2 m長的范圍內實現高強度的XUV激光器，為了實現這點，他們沒有在NIR驅動激光器的焦點處產生XUV光，而是在離NIR激光焦點相對較遠的地方放置了一個非常密集的原子射流。這邊使得射流位置處的NIR光束很大，可以產生較多的XUV光子；雖然產生的XUV光束發(fā)散度較大，但可以將其聚焦為小尺寸的光斑。大量的XUV光子和小尺寸的XUV光斑結合，便可以產生強烈的XUV激光脈沖。

最后為了證明這一方法的可行性，研究人員利用氬原子的多光子電離實現了高強度的XUV激光脈沖輻射，其強度達到了2×1014  W/cm2，已經超過了許多現有的XUV光源。這種新型的XUV激光器不僅占地面積小且發(fā)射強度高，可以克服現有激光器穩(wěn)定性的限制，且能夠普遍適用于其他實驗室，未來可以對納米級生物成像、阿秒探針光譜學和非線性光學等領域產生重要的影響。