脉冲形状和静电场对电离率和高次谐波的影响

采用数值方法研究静电场和不同的激光脉冲对氢原子的电离率和高次谐波的影响.结果表明脉冲形状和电离率之间有着确定的关系,电离率反过来又影响了谐波谱的性质;另外,随着所加的静电场强度的增大,电离率呈上升的趋势,而谐波谱出现一个双平台的结构.     

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     

同位素分子对高次谐波产率的影响

利用含时波包加上傅里叶变换方法研究强激光场中不同同位素分子对高次谐波产率的影响。运用电子与核运动的相干量子力学方法得到了电离电子与正离子的碰撞几率。通过对三种同位素分子H2, D2和T2的碰撞几率分布的对比,发现在前三个光周期内电离电子会多次返回与正离子发生碰撞,但是对应不同同位素分子的碰撞几率的最大值都出现在第一个光周期中。在后两个光周期内三种分子的碰撞几率分布表明较重同位素分子T2对应的碰撞几率最大。通过对三种同位素分子电离率的计算发现同位素分子中较重分子的电离率较高,而电离率越大高次谐波产率越大。因此,在同等条件下,重同位素分子对应较高的高次谐波产率。     

同位素分子对高次谐波产率的影响

利用含时波包加上傅里叶变换方法研究强激光场中不同同位素分子对高次谐波产率的影响。运用电子与核运动的相干量子力学方法得到了电离电子与正离子的碰撞几率。通过对三种同位素分子H2,D2和T2的碰撞几率分布的对比,发现在前三个光周期内电离电子会多次返回与正离子发生碰撞,但是对应不同同位素分子的碰撞几率的最大值都出现在第一个光周期中。在后两个光周期内三种分子的碰撞几率分布表明较重同位素分子T2对应的碰撞几率最大。通过对三种同位素分子电离率的计算发现同位素分子中较重分子的电离率较高,而电离率越大高次谐波产率越大。因此,在同等条件下,重同位素分子对应较高的高次谐波产率。     

电四极矩对高次谐波产生的贡献

通过数值求解强场近似下单电子原子的含时薛定谔方程,研究了在强线偏振激光场下,氢原子电四极矩对高次谐波产生的贡献.研究结果表明,在强激光场的作用下,在偶极矩的影响下氢原子能够产生奇次谐波,当激光场强度增加到一定值时,氢原子在电四极矩的作用下产生了偶次谐波.根据谐波功率谱和时频分析图并结合半经典三步模型分析了偶次高次谐波产生机制,并对产生的物理现象做出了合理的解释.     

圆偏振激光脉冲附加静电场或太赫兹场时H2+高次谐波产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程理论的研究了圆偏振激光脉冲(circularly polarized laser pulse, CPLP)作用下H2+的高次谐波产生(high-order harmonic generation, HHG)。通过对比CPLP附加静电场和CPLP附加太赫兹场(terahertz, THz)时的高次谐波发射谱发现,当在CPLP的方向附加静电场时,谐波谱出现双平台结构,且布满调制,通过电子波包概率分布图像发现,电子三次与母核复合,量子轨道之间产生了较严重的干涉。当附加相同强度的THz场时,电子仅两次与母核复合,量子轨道之间的干涉减少,最终得到了86eV到208eV带宽为122eV的连续谱,相比于附加静电场,谐波谱变得连续且平滑,实现了量子轨道调控。最后,利用半经典三步模型、时频分析和电离几率等对谐波发射物理机制进行了深入研究。     

双色相干场高次谐波

通过数值求解一维含时薛定谔方程，研究了激光频率对谐波辐射的影响以及双色相干场（基频光与其二倍频光或三倍频光）作用于原子时的谐波辐射行为。结果表明，在其它条件相同时，用低频入射光可获得更高次谐波，但转换效率较低，高频入射光转换效率较高，但只能获得较低次谐波，基频光及其三倍频光同时作用于原子，谐波次数和转换效率都有所提高。基频光及其二倍频光同时作用于原子，不但谐波次数增多，转换效率提高，重要是的除了通     

激光驱动晶体发射高次谐波的特性研究

通过数值模拟激光驱动下电子在周期性势阱中的动力学行为, 研究了晶体在激光场中发射高次谐波的特性. 研究发现在一定的激光波长和光强驱动下, 晶体发射的谐波谱会呈现出双平台结构, 经分析后得知第一个平台主要来自于最低导带与价带间的电流(电子-空穴对复合), 第二个平台主要来源于较高导带与价带间的电流(电子-空穴对复合), 且两个平台的截止位置处的能量都与激光场的振幅呈线性关系. 在少周期激光驱动下, 晶体谐波第二平台的截止位置与激光的载波相位呈单调变化, 由此我们提出可以利用晶体谐波第二平台的截止位置来确定少周期激光的载波相位. 进一步研究发现, 在啁啾激光驱动下, 晶体发射谐波谱的第二平台有较大变化, 第二平台的发射效率会随啁啾参数而改变, 能够通过改变啁啾激光场来提高晶体谐波第二平台的发射效率.     

任意偏振双色相干场高次谐波

系统地研究了任意偏振双色相干场高次谐波，结果表明单个圆偏振光不能产生高次谐波，在适当的条件下，某些谐波可以部分或完全消失，而某些谐波可以得到加强，产生更高次谐波高转换效率的条件是双色线偏振场的结合。     

相位—啁啾调控对高次谐波光谱的影响

理论研究了在激光相位和啁啾调控共同影响下高次谐波光谱的变化。结果表明：当激光相位为0时,一阶啁啾调控使谐波能量延伸。二阶啁啾调控会呈现高强度谐波平台区。当激光相位为0.5π时,一阶啁啾调控可以获得连续平台区,但是强度较弱。在二阶啁啾调控下,谐波能量得到明显增大。通过谐波时频分析给出了不同激光波形下产生高次谐波光谱的原因。     

利用偏振门方案和静电场组合控制阿秒脉冲的产生

本文理论研究了5 fs,800 nm的左旋圆偏振和右旋圆偏振激光组合的偏振门方案叠加静电场作用下氦原子的高次谐波发射及阿秒脉冲的产生.研究发现,加入的静电场可以控制量子轨道,进而抑制量子干涉效应.当静电场系数α为0.1时,高次谐波谱出现双平台结构且比较平滑,通过小波分析,发现对第二平台有贡献的主要是一个短轨道,通过叠加第二平台区域50 eV(160 eV～210 eV)的连续谐波,我们得到了80 as的阿秒脉冲.     

相干叠加态高次谐波发射的时间行为分析

本文研究了一维模型分子离子(初态为基态和一个激发束缚态叠加的相干态)在超强超短激光脉冲作用下的谐波发射谱.我们发现在高次谐波谱平台区域出现了周期性的结构变化.我们利用小波变换对谐波谱进行了暂态时间频率分析,结果表明该谐波结构产生的原因是由电离电子返回母离子时与不同束缚态复合而产生的谐波光脉冲之间相干叠加.同时采用半经典计算,对所得到的计算结果进行了分析,验证了我们的结论.     

双色激光场中高次谐波转化效率的提高

采用渐近边界条件和辛算法数值求解双色激光场与模型P?schl-Teller势相互作用的含时Schr?dinger方程，计算了电离概率、平均位移、高次谐波以及跃迁概率；数值结果显示添加6倍频光的双色激光场能使高次谐波转化效率明显提高.分析了双色激光场极大地提高高次谐波转化效率的机理，并且通过对产生特定级次谐波的跃迁概率的计算，给出高次谐波转化效率提高的具体数值. 关键词： 渐近边界条件 辛算法 双色激光场 高次谐波     

Bohmian mechanics to high-order harmonic generation

This paper introduces Bohmian mechanics (BM) into the intense laser-atom physics to study high-order harmonic generation. In BM, the trajectories of atomic electron in an intense laser field can be obtained with the Bohm--Newton equation. The power spectrum with the trajectory of an atomic electron is calculated, which is found to be irregular. Next, the power spectrum associated with an atom ensemble from BM is considered, where the power spectrum becomes regular and consistent with that from quantum mechanics. Finally, the reason of the generation of the irregular spectrum is discussed.     

Theoretical investigation of high-order harmonic generation from asymmetric molecular ions in the chirped laser field

High-order harmonic generation from the asymmetric helium hydrogen molecular ion exposed to a few-cycle chirped laser field is theoretically investigated by numerically solving the reduced one-dimension non-Born–Oppenheimer time dependent Schrödinger equation. The numerical results show that the plateau of the high-order harmonic spectrum is dramatically broadened and smoother with the introduction of the chirp. Further study presents that only the short quantum path contributes to harmonic emission and the long quantum path disappears in the chirped laser. In addition, an 80-as isolated attosecond pulse is obtained by superposing the harmonics from the 100th to the 130th order in the chirped field. The time-frequency distributions and the electronic probability distributions are presented to explain the underlying physical mechanism.     

Control of high-order harmonic generation with two-colour laser field

We numerically investigate the high-order harmonic generation with two-colour optical field,taking into considera-tion the propagation effects.Some harmonics can be dramatically enhanced at a certain delay between the fundamental pulse and its second harmonics.Choice of the enhanced harmonics can be realised by changing the time delay between the two laser pulses.     

采用双脉冲提高谐波谱的谱线密度

通过计算线偏振双脉冲激光场与一维氢原子模型相互作用产生的高次谐波辐射谱的含时Schrdinger方程. 研究发现,选用适宜的双脉冲激光组合可以增加谐波谱的密度,这样的谐波谱特别适合作为产生孤立阿秒脉冲的光源. 详细地分析了谐波谱线密度增加的物理机理,给出不同脉宽与谐波谱线密度增加的关系,从而可以有针对性地控制谐波谱线的疏密程度. 关键词： 高次谐波 阿秒脉冲 双脉冲     

Multi-photon resonance enhanced super high-order harmonic generation

This paper proposes highly charged ions pumped by intense laser to produce very high order harmonics.Numerical simulations and full quantum theory of Ne 9+ ions driven by laser pulses at 1064 nm in the power range of 10 9 W/cm 2 ～ 10 15 W/cm 2 show that the emission spectrum corresponds to the electronic transitions from the excited states to the ground state,which is very different from the spectrum of general high-order harmonic generation.In such situation,harmonic order as high as 1000 can be obtained without producing lower order harmonics and the energy conversion efficiency is close to general high order harmonic generation of hydrogen atom in the same laser field.