相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波

超短超强激光与固体靶表面等离子体相互作用可以通过高次谐波的方式产生从极紫外到软X射线波段的相干辐射,获得飞秒甚至阿秒量级的超短脉冲,可用于观测原子或分子中的电子运动等超快动力学过程.本文实验研究了相对论圆偏振飞秒激光与固体靶相互作用的高次谐波产生过程,实验结果表明,在较大入射角下,圆偏振激光也可以有效地产生高次谐波辐射.通过预脉冲控制靶表面的预等离子体密度标长,发现高次谐波的产生效率随密度标长的增加而单调下降.进一步通过二维粒子模拟程序,分析了激光的偏振以及预等离子体密度标长对高次谐波产生的影响,很好地解释了实验观测结果.     

激光与固体靶作用产生高次谐波的振荡镜面模型

利用振荡镜面模型解析地研究了激光与固体靶相互作用产生高次谐波的物理过程.比较了利用镜面模型的结果与粒子模拟及实验结果的异同，说明了振荡镜面模型的局限性. 关键词： 高次谐波 振荡镜面模型 激光     

激光脉冲绝对相位对产生阿秒脉冲的影响

在用超短激光脉冲产生和测量阿秒脉冲的过程中，绝对相位成为一个非常重要的影响因素。讨论了绝对相位对阿秒脉冲的产生和激光振荡的关系的影响，发现高次谐波的产生过程非常稳定，阿秒脉冲和驱动它的激光振荡之间的稳定的相位关系并不会受绝对相位的随机性的破坏，从而为采用交叉相关技术直接测量由强场原子高次谐波过程产生的阿秒脉冲宽度提供了理论依据，正确解释了文献[13]上报道的实验结果。     

超热电子产生的靶后相干渡越辐射光谱实验研究

利用OMA光学多道分析仪测量了激光与薄膜靶相互作用中产生的辐射光谱，在靶后观察到红移的二次谐波发射. 这种二次谐波是v×B加热产生的、具有微脉冲结构的超热电子束在等离子体-真空边界产生的相干渡越辐射(CTR). 随着激光能量的增大，红移峰向长波方向移动，光谱同时发生展宽. 分析认为，等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波红移的主要原因. 随着预脉冲能量的增大，临界面膨胀速度增大，导致了发射峰更大的红移. 实验还测量了靶面法线方向的辐射光谱，观察到基频辐射的红移和展宽. CTR为诊断临界面的运动方向和速度提供了一种新的方法. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 超短超强激光 等离子体相互作用     

非对称波形激光驱动的氢原子高次谐波频移及控制

提出了一种利用非对称波形激光脉冲与原子相互作用在隧穿区发射高次谐波谱的大频移方案.通过数值求解偶极近似下的三维含时薛定谔方程,研究了该激光驱动氢原子发射的高次谐波特性.结果表明,利用上升沿与下降沿不同的非对称激光驱动氢原子所发射的高次谐波在截止位置附近发生了大的频率红移和蓝移,通过改变激光脉冲的上升沿或下降沿,能调控谐波的频移量.产生频移的原因是激光脉冲上升沿或下降沿对谐波贡献的不同所致,当下降沿发射谐波的贡献大于上升沿的贡献时,谐波发生红移,反之则发生蓝移.通过改变激光脉冲波形,在隧穿电离区能够调控截止位置附近原子发射的高次谐波频率,对于给定的某一阶谐波,调控的范围可从奇次阶到邻近偶次阶之间的任意频率处.     

强激光和超薄等离子体薄膜相互作用产生高次谐波

通过一维粒子（particle in cell,简称PIC）模拟，研制了超薄等离子体薄膜在两列旋转方向相反的圆偏振激光脉冲作用下的高次谐波辐射。在10^21W/cm^2强度的激光作用下，可以获得200次以上的高次谐波。当激光脉冲宽度较短时，由于等离子体薄膜被压缩所导致的多普勒频移对高次谐波产生了显著的频率调制。而这种多普勒频移可以通过对抽运光脉冲引入频率啁啾来补偿。     

产生短波长高次谐波条件的优化计算

 从电离的几率方程出发,得到了适用于任意激光脉冲宽度下原子的饱和激光强度和最高次光谐波光子能量与各激光参数的关系表达式,并由此给出了产生高次谐波的优化条件。解决了当超短脉冲激光的脉冲宽度小于皮秒时,产生高次谐波（HHG）的隧道电离理论中的Ammosov－Delone－Krainov方法对产生高次谐波的饱和激光强度以及最高次谐波光子能量的估算不可靠的问题。     

激光与固体靶相互作用中低密度预等离子体对高能电子产生的影响

 对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究。激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子，研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化。当激光脉冲与靶直接作用时，靶中的电子由于J×B机制而得到加速，所获得的能量比预等离子体中电子低。研究表明，在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中，预等离子体的存在有利于高能电子的产生。     

相位匹配法在毛细管波导中产生高次谐波的分析

在理论上研究了超短强激光脉冲与毛细管中惰性气体相互作用产生高次谐波的最佳相位匹配条件,在计算中发现了特定级次 相位匹配中截止驱动光强的存在。分析表明要想使高次谐波获得相位匹配,需要超短脉宽的驱动脉冲以及电离能大的气体工作介质。讨论了毛细管波导中的强场高次谐波选择性并指出了改善谐波选择性的措施。     

超短脉冲强激光与等离子体的非线性相互作用

超短脉冲强光与等离子体相互作用是近年来令人注目的一个前沿领域。介绍了其中的超短脉冲强激光与非稠密等离子体作用中的激光尾波场与尾波场加速器、光脉冲频率上转换与脉宽正缩、相对论光导等重要研究课题。还介绍了超短脉冲强激光与固体靶作用听吸收机制，短标尺长等离子体产生、能量输运等有关问题的研究。     

激光等离子体中由共振吸收诱发的高次谐波

用电容器模型计算了激光打靶过程中由共振吸收诱发的高效谐波，并在此基础上讨论了超短脉冲强激光的高次谐波作为一种短波长相干辐射源的可能性。     

High-order optical vortex harmonics generated by relativistic femtosecond laser pulse

Harmonics generated by an intense femtosecond Gaussian laser pulse normally incident on a spiral-shaped thin foil target were studied.By using two-dimensional(2D) particle-in-cell(PIC) simulation,we observed evident odd harmonics signals in the reflection direction and found that the reflected field has a helical structure determined by the target shape.This method provides a new way to generate an intense ultraviolet vortex with high-order topological charge by use of ultrahigh intense laser-driven harmonics.     

Generation of Broadband High Harmonics through Linear Mode Conversion in Inhomogeneous Plasmas

The generation of high order harmonics from an inhomogeneous ovderdense plasma target irradiated by an ultrashort intense laser pulse is studied by numerical simulation. During such interaction, ultrafast electron bunches are generated and excite electron plasma oscillations as they pass through the overdense target. These plasma oscillations will emit high-frequency electromagnetic emission by linear mode conversion. Instead of the integer harmonies generation, the emission appears with a broadband and even continuous spectrum corresponding to the electron plasma frequency range of the inhomogeneous plasma density.     

BEPCII横向束流反馈系统的梳状滤波器

BEPCII是一个多束团、大流强的装置, 由于高频腔的高次模和电阻壁阻抗等因素，不可避免地会出现束流不稳定性。BEPCII中采用束流反馈系统来抑制束流不稳定性。横向束流反馈系统主要包括前端电子学、信号处理电子学、反馈器件和放大器等几个部分。梳状滤波器是信号处理电子学的重要部件，利用两根长短不同的电缆以及一个功分器和合成器构成了一种简单有效的梳状滤波器，其梳状深度达到-41 dB，使用这种梳状滤波器的横向反馈系统成功地抑制了束流中出现的不稳定性。     

Phase characteristics of high-order harmonics in the cut-off region

The behavior of the phases of high-order harmonics generated upon interaction of intense laser radiation with matter is investigated. Some specific features typical of the harmonic phases in the high-frequency part of plateau (cut-off harmonic phases) are found. First, the phase difference between neighboring harmonics is a constant value. The width of the spectral range in which this regularity occurs determines the minimum duration of the attosecond pulse obtained from these harmonics by the so-called amplitude gating technique. Second, it is shown that the phase of each harmonic in the cut-off region depends linearly on the laser intensity. The proportionality coefficient is the same for all harmonics in this region and proportional to the cube of laser wavelength. Thus, this dependence is especially important for generating high-order harmonics by lasers with a wavelength of few micrometers.     

隧道电离产生的高次谐波

用隧道电离模型，研究了激光和气体相互作用中，不同气体密度及激光强度下，气体电离及激光能量损耗物过程，并研究了这种效应引起的高次谐波。     

High-order optical harmonic generation from solid surfaces

During the interaction of an intense ultrashort laser pulse with solid targets, a thin layer of surface plasma is generated in which the density drops to the vacuum level in a distance much shorter than the wavelength. This sharp plasma-vacuum boundary performs an oscillatory motion in response to the electromagnetic forces of the intense laser light. It is shown that the generation of reflected harmonics can be interpreted as a phase modulation experienced by the light upon reflection from the oscillating boundary. The modulation side-bands of the reflected frequency spectrum correspond to odd and even harmonics of the laser frequency. Retardation effects lead to a strong anharmonicity for high velocities of the plasma-vacuum boundary. As a result, harmonic generation is strongly enhanced in the relativistic regime of laser intensities.Prof. F. P. Schäfer on the occasion of his 65th birthday.     

一维势场中电子对强激光场的非线性散射

数值求解一维势场中电子对强激光场的非线性散射问题，比较了不同形状和深度的势场中电子对不同频率和强度的激光脉冲非线性散射的影响。结果发现：（１）对一定强度和频率的激光脉冲，紧束缚的势场抑制高次谐波的产生；（２）一定势场中，电子对高频场（与低频场强度相同）的散射更易表现出谐波行为，但级次不高。     

Theoretical Exploration of the Isotopic Effect on Molecular High-Order Harmonic Generation

The isotopic effect on the generation of the molecular high-order harmonics is studied by numerically solving the one-dimensional time-dependent Schrödinger equation when the model hydrogen molecule ions/hydrogen deuterium molecule ions are exposed to an intense laser pulse. To explain the effect more clearly, not only the ionization probabilities but also the electron–nuclear probability density distributions and time-frequency profiles are calculated. The results show that more intense harmonics are generated in the asymmetric diatomic molecule ions/hydrogen deuterium molecule ions than those of hydrogen molecule ions. Moreover, the interference minimum in the harmonic spectra is investigated by adjusting the laser intensity and the initial vibrational state. It is shown that the interference minimum is sensitive to the laser intensity and the initial vibrational level for hydrogen molecule ions; in contrast, it is only dependent on the initial vibrational level for hydrogen deuterium molecule ions.     

利用43飞秒的强激光脉冲实现单个阿秒脉冲输出的新机理

研究了多个光周期的长脉冲(43 fs)激光与氖原子相互作用产生的高次谐波的辐射特性. 通过计算机数值模拟，发现当激光场的强度超过饱和光强时，原子将会在几个光周期内被迅速电离，使得原子的高次谐波谱在截止区呈现出平滑的多平台结构. 同时，在高频波段离子产生的高次谐波的影响将变得十分显著. 通过选取合适的子平台进行频率叠加，在消除了离子的高次谐波的影响后，可以获得单个的阿秒软X射线脉冲. 关键词： 高次谐波 阿秒脉冲