强激光与固体靶相互作用具有很多实际应用，比如传统和新型惯性约束核聚变、高能电子、离子、keV X射线辐射源等。这些应用要求激光与固体靶间必须有足够高的能量耦合效率。近年来，人们发现在固体靶表面刻划或添加亚波长的微结构（如刻上光栅、加上团簇等）是一条提高耦合效率的有效途径，选择合适的激光和靶表面结构参数，能得到近100%的激光能量吸收率。这一现象在不同的激光参数领域和不同尺寸的靶表面结构中都被观察到过，但缺乏系统的研究和合理的解释。

 

最近中国科学院物理研究所光物理重点实验室/北京凝聚态物理国家实验室光物理研究部L05组盛政明研究员和博士生王伟民同印度孟买Tata研究所实验小组合作，系统的研究了1012-1015W/cm2 的光强、0-90 度入射角、p或s线偏振入射的飞秒激光脉冲与亚波长光栅靶相互作用时的吸收和超热电子产生过程。实验结果表明：p偏振激光以一定角度入射到亚波长光栅靶时会出现一个接近100%的吸收率极值；p偏振激光和s偏振激光在亚波长光栅靶中的吸收率差别巨大，而在表面光滑靶中几乎没有区别。这些结果在1012-1015W/cm2 激光强度下可以用表面等离子体共振模型去解释。他们进行的二维粒子模拟很好的再现了实验结果，证明了表面结构是高吸收率发生的根本原因。

 

该工作发表在近期出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。该项目得到国家自然科学基金委、国家高技术惯性约束核聚变主题和国家基础研究计划（973项目）的资助。（来源：中国科学院物理研究所）