High harmonic generation modulated by a weakly perturbing laser field enables new wave mixing frequency components, thus allowing in-situ spatiotemporal measurements and wavefront control of attosecond optical pulses. However, perturbative high harmonic wave mixing from plasma surfaces has not been investigated extensively. In this study, we theoretically analyze the plasma high harmonic generation process in the relativistic regime modulated by a perturbing laser field with an arbitrary frequency. New wave mixing frequency components satisfying the conservation laws of photon energy and momentum are observed. The wave mixing component intensities adhere to a power law for the perturbating laser photon number as the perturbing laser intensity increases, thereby revealing perturbative behaviors in the nonperturbative, extremely nonlinear optical process of high harmonic generation. Detailed studies reveal the polarization selection rule and physical mechanism of high harmonic wave mixing. The modulation of the relativistic factor or mass enhancement of electrons on the plasma surface by the perturbing laser field is believed to result in high harmonic wave mixing in the relativistic regime.
高次高調波発生は、弱い摂動レーザー場によって変調されると、新たな波混合周波数成分を可能にし、アト秒光パルスのin-situ時空間計測と波面制御を可能にする。しかし、プラズマ表面からの摂動的高次高調波波混合は、これまで広く研究されていない。本研究では、任意の周波数を持つ摂動レーザー場によって変調された相対論的領域におけるプラズマ高次高調波発生過程を理論的に解析する。光子エネルギーと運動量の保存則を満たす新しい波混合周波数成分が観測される。波混合成分の強度は、摂動レーザー強度の増加に伴う摂動レーザー光子数に対するべき乗則に従い、これにより、高次高調波発生という非摂動的で極端に非線形な光学過程における摂動的挙動が明らかになる。詳細な研究により、高次高調波波混合の偏光選択則と物理的メカニズムが明らかになる。相対論的領域における高次高調波波混合は、摂動レーザー場によるプラズマ表面上の電子の相対論的因子または質量増強の変調に起因すると考えられる。