非平行偏振双色场驱动产生脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲

提出一种直接得到脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲的新方法.利用波长为800 nm脉宽为5 fs的超短脉冲叠加上偏振方向与主脉冲成π/3,脉宽同样为5 fs的二次谐波脉冲驱动氦原子,可以得到宽度达到50 eV的超连续谱.当二次谐波的强度大于10¹⁴ W/cm²时,超连续谱的位置以及谱宽几乎不会随着二次谐波脉冲的强度的改变而改变.对85—125 eV的超连续谱进行滤波可以直接得到100 as左右的单个阿秒脉冲,这个性质对于实验上获得单个宽谱阿秒脉冲而言是非常有利的. 关键词： 阿秒脉冲 超连续谱     

双色场驱动不对称分子气体产生平台区超连续光谱

研究了双色场驱动下不对称分子气体产生的高次谐波. 通过计算机数值模拟,发现当波长为800 nm,脉宽为10 fs的基频场和波长为1200 nm的控制场组成的多光周期双色场作用于不对称分子时,不对称分子的高次谐波在平台区的末端呈现出超连续结构. 超连续谱谱宽达80 eV,可以支持傅里叶极限脉宽为50 as的脉冲输出. 传播后,超连续谱变得更平滑,而且,直接选取超连续谱上的一段,可以得到脉宽约为90 as的单个脉冲输出. 关键词： 超连续谱 阿秒脉冲     

中红外偏振态门驱动产生高效的极宽超连续谱

研究了在中红外偏振态门驱动下高效产生极宽超连续谱的过程.利用波长为2000 nm的偏振态门激光场可以将电子的回复控制在半个光周期内,并且将谐波谱的截止区拓展到270 eV.在偏振态门中加入0.5 fs的紫外控制脉冲,可以对谐波的电离过程进行控制,把谐波的强度提高了4—5个数量级,并得到了谱宽为240 eV的极宽超连续谱.该极宽超连续谱在傅里叶变换极限下支持脉宽仅为16 as的单个脉冲的产生.通过过滤超连续谱中不同次数的谐波,可以得到一系列波长可调的110 as的高强度单脉冲. 关键词： 高次谐波 阿秒 偏振态门 超连续谱     

中红外组合激光场调控宽带超连续谱的产生

本文对原子在波长为2000nm、脉宽为12.5fs的中红外驱动脉冲和脉宽为1.3fs的紫外控制脉冲叠加形成的组合场中产生的高次谐波进行了研究.通过组合场驱动氦原子得到了谱宽为230eV的超连续谱.利用组合场产生的谐波比单独利用中红外脉冲产生的谐波的强度高了3个量级.对超连续谱进行滤波并调节组合场中两束激光的延迟时间,可以直接产生100as的单个脉冲.我们发现超连续谱的宽度和位置几乎不会因为驱动场和控制场强度的变化而改变,这种性质有利于从实验上获得单个宽谱阿秒脉冲.     

利用调制的偏振态门控制阿秒脉冲的产生

提出一种利用多光周期驱动脉冲获得极紫外宽带超连续谱的新方法.利用波长为1600nm的基频场组成的偏振态门增强高次谐波产生效率对椭扁率的依赖,并叠加上波长为800nm的倍频场来调制电离比率.计算结果表明,采用脉冲宽度为6个光周期(32.4fs)的基频脉冲就能够将高次谐波辐射限制在0.5个光周期内,获得了带宽为280eV的超连续谱,这个谱宽支持傅里叶极限为10as的单个脉冲输出.直接选取超连续谱上的一段,可以获得100as的脉冲输出.此外,在调制的偏振态门中可以使用相对延迟较小的两束基频光组成偏振态门,提高了 关键词： 阿秒脉冲 超连续谱 偏振态门     

高次谐波辐射发射特性研究

报告由不同脉冲宽度(半高宽,FWHM)和不同载波-包络相位(CEP,Φ)的激光产生的高次谐波辐射能量输出时间特性即发射特性的研究结果. 计算表明,由宽度为几个周期的激光产生的高次谐波辐射的截止能量明显低于由无限长脉冲宽度激光产生的截止能量ω_max=3.17U_p+I_p(其中ω_max为光子角频率,U_p和I_p分别为激光有质动力势和原子的电离能). 例如,由两周期(FWHM),Φ＝15°的激光产生的高次谐波辐射的截止能量为ω_max=2.90U_p+I_p,此时发射特性单脉冲(即分布单脉冲)具有最大的能量带宽0.86U_p. 脉冲中心位置的载波相位和时间宽度分别为0.94rad(弧度)和1.29rad. 而该激光脉冲在Φ＝-75°时能产生截止能量为ω_max=2.70U_p+I_p,最大能量带宽为0.70U_p的双分布脉冲,其中心位置分别为-0.58rad和2.43rad,宽度分别为1.22rad和1.33rad. 随着激光脉冲宽度的增加,分布单脉冲的能量带宽比时间宽度下降得更快. 对于一定宽度的激光脉冲,所产生的分布单脉冲的能量带宽和时间宽度的CEP依赖性显示出180°的周期结构. 利用这个有趣的特点,在实验上可以通过调节CEP来选择分布脉冲的能量参数,也可用来定位和控制阿秒脉冲的时间参数. 理论分析指出,只要选择合适的阿秒X射线能量带宽,CEP不稳定性对于光电子谱和测量结果的影响将大为降低,甚至在最大程度上消除这种影响. 这些研究结果不仅有助于在物理上深入了解高次谐波辐射的动力学过程,而且对于进一步在实验上优化和选择阿秒单脉冲和双脉冲具有重要的参考和指导意义. 关键词： 高次谐波产生 鞍点方法 谐波发射特性 分布脉冲     

基于全正色散光子晶体光纤的超连续谱光源

利用预估校正分步傅里叶法数值求解非线性薛定谔方程, 模拟超短激光脉冲在全正色散光子晶体光纤中传输时的演化情况, 分析了不同脉宽和能量的脉冲对产生的超连续谱的影响. 结果表明: 无啁啾高斯脉冲在此全正色散光子晶体光纤中传输时, 始终保持单个脉冲特性, 提高脉冲峰值功率可进一步展宽获得的超连续谱.模拟结果同时表明, 利用中心波长为1060 nm, 脉宽和能量分别为50 fs, 15 nJ的脉冲抽运此光纤, 当传输12 cm 后便可获得具有较好的光谱连续性和光谱平坦度的超连续谱. 进一步模拟结果表明, 采用棱镜对对其进行脉冲压缩, 可获得脉宽约15 fs, 谱宽约700 nm的理想超连续谱光源. 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 全正色散     

附加谐波脉冲生成强的39阿秒孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合它的27次谐波脉冲生成超短、宽频的孤立阿秒脉冲.研究表明,脉宽为1 fs的27次谐波脉冲可以有效地控制电子动力学过程.将其加入到单色激光场的特定时域,可以控制电离概率在半个光学周期内迅速提升,使得谐波的转化效率相对于单色场情形增强4个数量级,并实现单一的短量子路径选择,出现频宽为108 eV的超连续辐射谱,叠加该连续谱140次到210次谐波获得了脉宽为39as的强、短孤立脉冲.与文献[7]中采用5 fs/800 nm激光附加紫外阿秒脉冲的方法相比,该方案生成的连续谱频带增宽一 关键词： 组合激光脉冲 连续辐射谱 阿秒脉冲     

利用多周期空间非均匀啁啾场产生单个短阿秒脉冲

提出了一种直接生成单个短阿秒脉冲的有效方案.采用数值求解一维含时薛定谔方程,理论研究了多周期空间非均匀啁啾场驱动预激发氦离子的高次谐波辐射和阿秒脉冲的产生.结果表明：在空间非均匀啁啾场作用下,谐波截止可扩展至1050阶次,并且高于300阶次以上的谐波是连续的.由于连续谱来自单一量子路径的贡献,滤出连续谱上880-1120阶次的谐波,直接产生了一个脉宽为11.4 as的单个脉冲.通过增加驱动脉冲的持续时间,可获得一个脉宽短至10 as的单个脉冲.     

任意夹角的双色偏振激光作用下孤立阿秒脉冲的产生

本文选取脉宽为12 fs波长为2000 nm和800 nm的两束线性偏振激光, 适当调节两束激光的偏振方向的夹角θ, 发现当θ=π/2时, 高次谐波谱的第二级平台出现了“漏斗形”凹槽.当θ为π/6时, 得到了290 eV的超宽连续谱的高次谐波发射, 利用小波变换合理的解释了高次谐波形状及截止位置. 在该段连续谱上任意截取70 eV宽度的频率, 都可以得到脉宽约为60 as的孤立阿秒脉冲. 适当减小截取范围可以得到线性偏振的脉宽94 as的孤立阿秒脉冲. 这为实验中产生能灵活调节的孤立阿秒脉冲提供了一种方案.     

Attosecond manipulation of ionization and efficient broadband supercontinuum generation in stretched molecules

<正>We theoretically investigate the high-order harmonic generation from stretched molecules in a linearly polarized intense field.By adopting an infrared pulse combined with an ultraviolet(UV) attosecond pulse,the ionization process can be controlled effectively.In this excitation scheme,the harmonic spectrum beyond I_p+3.17U_P is significantly enhanced by two orders,where I_p and U_p=e~2E_0~2/(4m_eω~2) are the ionization and ponderomotive potential,then smooth broadband supercontinuum with the bandwidth of about 120 eV is obtained,which leads to an isolated sub-60- as attosecond pulse with a high signal-noise ratio.Moreover,the bandwidth of the supercontinuum is weakly dependent on the location and pulse duration of the UV pulse.     

静电场对高次谐波时频特性的影响

通过数值求解含时薛定谔方程，发现在静电场的作用下，对原子高次谐波谱截止区附近的谐波进行叠加可以得到脉冲间隔为一个光周期的阿秒脉冲链. 利用这种性质，用12fs波长为800nm的激光附加强度为激光强度0.25%的静电场脉冲驱动He原子可以得到脉宽为220as的单个脉冲. 当静电场与激光场幅度之比达到0.39时，原子谐波谱的截止区可以被拓宽到I_p+9.1U_p，同时，次数高于I_p+0.7U_p的谐波的相位几乎是锁定的，因此可以得到谱宽大于40eV且相位锁定的谐波. 对这部分谐波进行叠加就可以得到脉宽小于100as的阿秒脉冲链.     

啁啾激光与半周期脉冲形成的组合场驱动原子产生单个阿秒脉冲

提出了由波长为800 nm、脉冲宽度为5 fs的啁啾激光与半周期脉冲形成组合场,并利用这种组合场驱动一维模型氦原子获得单个阿秒脉冲. 通过数值求解一维氦原子的含时薛定谔方程,发现氦原子在组合场驱动下高次谐波谱的截止位置可以扩展到I_p+21.6U_p. 对第二平台区域不同范围内高次谐波的叠加都能得到单个阿秒脉冲,最短可达37 as,特别是对平台区域的前端进行叠加不仅能够得到较短的单个阿秒脉冲,而且与截止位置附近高次谐波构造的阿秒脉冲相比,强度提高了3个数量级. 关键词： 啁啾激光场 半周期脉冲 高次谐波 阿秒脉冲     

Theoretical exploration of asymmetric molecular harmonic emission and attosecond pulse generation in the presence of spatially inhomogeneous plasmon-enhanced field

Asymmetric molecular harmonic generation from HeH²⁺ ion in the presence of the spatially inhomogeneous plasmon-enhanced field has been theoretically investigated by solving the two-dimensional non-Born–Oppenheimer time-dependent Schrödinger equation (both the electron and nuclear motions are considered only along the laser polarisation axis). It shows that (1) for the normal homogeneous field, the harmonic cut-off from the asymmetric molecule is beyond the classical harmonic cut-off energy from the atom (I_p + 3.17 U_p). Further analyses show that the multi-channels ionisation–recombination process is responsible for the harmonic extension. (2) For the spatially inhomogeneous plasmon-enhanced field, the harmonic cut-off can be further enhanced, and an optimal 3.0 dB enhanced field with a 482 eV supercontinuum has been obtained. Quantum time-frequency harmonic analyses have been shown to explain the harmonic characteristics and the harmonic extension process. (3) Initial vibrational state and isotopic effects show that intense harmonics can be generated from higher initial vibrational state and the heavier molecule. Finally, by properly superposing the harmonics, a series of sub-30 as attosecond pulses can be obtained.     

Atomic high-order harmonic generation from a circularly polarized laser pulse

We demonstrate theoretically that the high-order harmonic of an atom can be generated by a circularly polarized laser pulse.The harmonic spectrum shows a clear cutoff with an energy Ip + 2Up.In particular,the high-order harmonic generation comes from the multiple recombination of the ionized electron with non-zero initial velocity.These results are verified by the classical model theory and the time-frequency analysis of a harmonic spectrum.     

Characterization of microwave plasma generated in inhomogeneous magnetic field

The paper is devoted to the investigation of the electron cyclotron resonance (ECR) discharge in the decreasing magnetic field in the pressure range from 0.02 Pa to 90 Pa and the absorbed microwave power from 50 W to 400 W. For a discharge characterization we used the floating potentialU _fl and the saturated ion current densityi _sat ⁺ . The influence of the substrate holder presence on the plasma microparameters was studied. It was shown that for the substrate holder located near ECR at pressures below 0.3 Pa mainly the magnitude ofU _fl strongly depends on the pressurep, the absorbed microwave powerP _a, and the position of the substrate holder with respect to ECR. The values ofU _fl in the plasma in which the substrate holder is inserted strongly differ from those in the plasma without the substrate holder.U _fl of low pressuresp<0.05 Pa achieves high positive values of about +50 V and this results in sputtering of chamber walls.     

Laser-Duration Dependence of Emission Properties of High-Order Harmonic Generation

Quantitative investigations are made for the laser-duration dependence of the emission properties of high-order harmonic generation （HHG）. HHG emission properties produced by few-cycle lasers show some useful characteristics. The cutoff energy is less than that by laser for infinite duration. The single energy distribution pulse decreases much faster than its duration as the laser duration grows. A two-cycle laser with carrier-envelope phase of 0° can produce a single distribution pulse peaked at the laser carrier phase 1.22 rad and spanned 1.18 rad with the cutoff energy 2.9Up ＋ Ip and a bandwidth 0.63Up, where Up is the ponderomotive potential of the laser field and Ip is the atomic ionization potential.     

利用两束同色激光场和半周期脉冲驱动原子产生单个阿秒脉冲

利用分裂算符方法数值求解一维氦原子的含时薛定谔方程,研究了氦原子在两束同色激光场与半周期脉冲(Hcps)形成的组合场驱动下所发射高次谐波的特点.研究结果表明,氦原子在这种组合场驱动下,高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,其截止位置可延伸到I_P+9.6U_P,通过构造截止位置附近的高次谐波谱能够得到脉宽为63 as的单个阿秒脉冲.经过分析后发现,半周期脉冲的加入不仅使高次谐波谱平台能够得到扩展,同时还抑制了电子长路径对高次谐波的贡献. 关键词： 两束同色激光场 半周期脉冲 高次谐波 阿秒脉冲     

Carrier-Envelope-Phase Dependence of Emission Properties of High-Order Harmonic Generation

The carrler-envelope-phase （CEP） dependence of the emission properties of high-order harmonic generation （HHG） are quantitatively investigated. Calculation shows that a two-cycle laser with CEP of 15° can produce a single energy distribution pulse peaked at 0.94 radian （tad） and spanned 1.29 tad with the cutoff energy 2.9Up ＋ Ip and a bandwidth 0.86Up （where Up is the ponderomotive potential of the laser field and Ip is the atomic ionization potential）. The CEP dependence of the energy and temporal localizations of the single distribution pulse show interesting 180° periodic structures. These characteristics may be useful in optimizing attosecond x-ray sources and measurements.