能量、线性动量和角动量的对称性和守恒定律在非线性光学中起着核心作用。近年来，具有非平凡拓扑结构的傍轴光场引起了人们的极大兴趣。尽管它们不是轨道角动量和自旋角动量（OAM和SAM）的本征态，但它们是广义角动量（GAM）算子的本征状态——OAM和SAM算子与分数本征值的混合。法国巴黎萨克雷大学的Thierry Ruchon团队[1]通过用携带半整数GAM电荷的偏振Möbius带驱动高次谐波产生，并在极紫外范围内实现角动量表征方法。他们依据GAM算子J_γ=L_z+γS_z(其中γ=(l_2-l_1)/2) 的本征态,并使用高强度的IR偏振Möbius条带场来驱动氩气射流中的HHG。该场是通过在时间和空间上重叠来自两个800nm波长的激光束的脉冲获得，光束满足OAM拓扑荷l1 = 0和l2 = 1和相反的SAM值。他们通过粒子的散射实现了高阶场中OAM和SAM的测量，并证明了GAM电荷J_γ在非线性光学中是守恒的，并且基本场的拓扑结构被转移到产生的光上。因此，J_γ是描述在协调旋转不变光场的非线性现象的合适量子数，而且HHG通过将偏振态Möbius条结构转移到高次谐波上来保持光子的OAM和SAM自由度的不可分离性。这项工作中分数阶偏振奇点的XUV光束的产生技术将为超快光-物质相互作用和超快角动量的光谱学等研究开辟了更多的前景。
[1] Luttmann M., Vimal M., Guer M., Hergott J.-F., Khoury A.Z., Hernández-García C., Pisanty E., Ruchon T. Nonlinear up-conversion of a polarization Möbius strip with half-integer optical angular momentum [J]. Science Advances, 2023, 9(12).
报告人：郑睿瑄
