庄松林院士团队刘一教授在国际顶级期刊《Physical Review Letters》发表高水平论文
近日，我校光电学院庄松林院士团队刘一教授带领的超快非线性光学课题组在空气激光的研究方面取得重大进展，其作为第一作者的研究论文“Unexpected sensitivity of nitrogen ions superradiant emission on pump laser wavelength and duration”发表在最新一期的物理学顶级期刊《Physical Review Letters》上(论文链接见文末)。
空气激光是最近5年来超快光学领域的一个新颖课题，有望为光学远程探测提供全新概念的光源。其有可能被应用于大气污染探测，远程太赫兹辐射测量，战场痕量气体检测等方面。与此同时，该现象蕴含的丰富物理内容和许多亟待解答的基础物理问题则吸引着世界范围内约15个科研小组的研究热情。在诸多空气分子或离子体系中，氮气离子的超辐射现象则是一个焦点问题(图1a)。刘一教授和课题成员于2015提出了氮气离子超辐射过程中电子再碰撞机制的关键作用(Yi Liu, et al, Physical Review Letters, 115， 133203(2015))。更进一步，在近期的这项工作中，庄松林院士团队刘一教授课题组与法国，瑞典以及中国的4个研究团队合作，从理论上揭示了该超辐射现象与泵浦光波长和脉宽的微妙依赖关系（如图）。而这一理论预言被实验完全验证。该项研究从实验和理论两个方面肯定了电子再碰撞过程的核心作用，对于理解氮气离子的超辐射现象迈出了关键一步。目前，该项研究的后续工作正在朝着更深入的方向进行。
(a)来自空气等离子体的超辐射 (b)超辐射信号与泵浦光波长和脉宽的关系
该项研究是上海理工大学超快非线性光学课题组与法国巴黎综合理工大学，瑞典隆德大学，法国波尔多大学，我国东南大学多方面深入合作的成果。该研究得到了中组部“青年千人”计划，上海市教委“光学工程”高峰学科建设项目，上海市“千人计划”，上海市“东方学者”计划，国家自然科学基金，上海市教委重大创新项目，欧盟Laserlab计划，瑞典战略科学研究计划等的资助。
论文链接: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.203205
供稿：光电学院
编辑：新闻中心 董真