用变换方程测量窄带阿秒超紫外线XUV脉冲的强度时间结构

阿秒超紫外线(extreme ultra-violet, XUV)与飞秒超短激光脉冲共同激发惰性气体原子产生光电子，其终态能量与光电子产生时刻即激光相位有关. 介绍光电子的激光相位确定法，并利用光电子能谱本身(其比例谱)，计算出待测窄带XUV脉冲的强度时间结构. 研究表明，在与激光线性极化方向成0°或180°方向测量得到的光电子能谱动态范围大，容易解谱. XUV脉冲的时间宽度的测量范围为半个激光振荡周期，时间分辨率主要取决于测量系统的时间晃动和控制精度. 关键词： 光电子能谱 相位确定法 变换方程 脉冲强度时间结构     

用光电子能谱相位确定法同时测量阿秒超紫外线XUV脉冲的频率和强度时间分布

介绍阿秒超紫外线(XUV)激发惰性气体原子产生光电子并在强激光电场中运动的半经典近似 方法，以及同时、直接、全面地测量阿秒XUV脉冲频率和强度时间分布的光电子能谱相位确定法. 采用飞秒超短脉冲激光和XUV间的交叉关联技术，从不同激光强度下、与激光线性极化方向成0°或180°方向上测得的光电子能量积分谱，可以重建XUV的频率和强度时间分布. XUV脉冲时间宽度的测量范围从1／4到1／2激光振荡周期，时间分辨率取决于激光束和XUV脉冲之间的相对延时控制精度和光路抖动时间. 所述方法可用于在阿秒尺度上的超快速测量，以及有关电子在原子和分子中运动的超快速动力学过程研究. 关键词： 阿秒测量 光电子能谱 相位确定法 超紫外线 频率和强度时间分布     

少周期XUV激光中氢分子离子单光子电离理论研究

通过数值求解二维含时薛定谔方程研究了氢分子离子在圆偏振XUV少周期激光电场中的单光子电离,结果观察到不同核间距的氢分子离子的光电子能谱的能移现象.分析表明,在少周期激光场宽频情况下,分子电离电子的双中心干涉改变了夫兰克-康登因子的单调递减趋势,使不同核间距氢分子离子的光电子能谱出现能量移动.     

基于FORTRAN的双色圆偏振激光场光电离的电子涡旋研究

通过求解二维含时薛定谔方程的方法研究了双色反旋圆偏振激光场中He~+光电子的电子涡旋。我们用FORTRAN语言编程模拟He~+在双色反旋圆偏振激光场中光电子动量分布,发现He~+在双色反旋圆偏振激光场中光电子动量分布呈涡旋结构,并且当改变两束激光脉冲的发射顺序时,电子旋涡也会随之发生改变。同时,我们还发现反旋激光场的电子涡旋旋向的变化受两束激光的发射顺序影响。我们利用激光场脉冲的矢势轨迹来揭示电子涡旋的变化规律。     

反向旋转双色椭偏场中原子隧穿电离电子的全息干涉

利用数值求解含时薛定谔方程和强场近似理论研究了反向旋转双色椭偏光场中氩原子隧穿电离电子的干涉.固定两脉冲的椭偏率均为0.3,当两椭偏场的相对相位为0.25π时,光电子动量谱中周期内干涉、叉状全息干涉和弧形全息干涉相互重叠.当两椭偏场的相对相位为0时,光电子动量谱中弧形全息干涉消除,并且周期内干涉和叉状全息干涉被彻底分离到动量谱的左右部分,从而得到一个在空间上独立的叉状全息干涉条纹.进一步研究表明,通过改变两椭偏光场的椭偏率还可以增强或抑制该独立叉状全息干涉条纹.这为干涉条纹的控制和分离提供了一个有效的手段,同时也有利于从全息干涉条纹中提取靶材结构信息和电子超快动力学信息.     

极紫外阿秒脉冲在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应

当红外强激光和极紫外(XUV)阿秒脉冲共同作用于原子分子时，电离出去的电子通常会吸收和辐射激光光子而发生能量扩展.讨论了由于XUV阿秒脉冲的短波长与扩展后的电子波包尺度可相比拟时在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应.采用H⁺₂作为模型分子，并把分子轴置于激光场的传播方向，通过解二维含时薛定谔方程并比较考虑非偶极效应和采用偶极近似两种方法计算得到的结果，两者相比，前者的谐波强度降低，谐波频率向低级次稍有移动，电子能谱的能带内出现了更多的光电子峰.在相同的光电子能量处，两种方法计算得到的信号强度相差2—5倍.并且这种非偶极效应随着红外基频光光强的增大而增强，随阿秒脉冲波长的增大而减弱. 关键词： 非偶极效应 光场空间不均匀性 阿秒脉冲 高次谐波产生     

红外激光场中共振结构原子对极紫外光脉冲的压缩效应

通过数值求解一维原子的含时薛定谔方程, 研究了具有共振结构的原子在双色场(红外激光(IR)+极紫外光(XUV)) 驱动下发射高次谐波的特征. 研究结果表明, 具有共振结构的原子所发射的高次谐波与无共振结构原子(简称为一般原子)发射的高次谐波有明显不同, 共振结构的原子除了在某一能量附近(原子的共振能量+电离能)高次谐波的强度有很大提高外, 它还对XUV光的响应较一般原子表现得更为敏感, 即使XUV光的强度较弱, 也能够明显提高XUV光脉冲中心频率附近的谐波强度, 更重要的是通过调节双色场的时间延迟, 能使输入的XUV光的脉宽得到明显的压缩, 通过时间-频率分析给出了发生这种现象的原因. 由此提出了通过滤波-连续反馈的方式可使XUV光的脉冲从200 as压缩至120 as左右.     

高频激光脉宽对原子光电子发射谱的影响

采用广义含时伪谱方法数值求解原子在激光脉冲作用下的动量空间含时薛定谔方程,研究了高频激光脉宽对原子光电子发射谱的影响.数值模拟表明,随着激光脉冲宽度的增加,光电子谱干涉结构的振荡幅值逐渐减小,其最大峰值的强度和位置取决于产生有效电离的最大即时强度.通过分析光电子谱的变化规律能进一步加深对高频强场电离产生的动力学干涉效应的理解.     

原子激发态在高频强激光作用下的光电离研究

本文通过数值求解动量空间的三维含时薛定谔方程, 研究了原子高激发态在高频激光脉冲作用下, 在电离阈值附近的光电子能谱和两维动量角分布. 研究结果表明: 在该能量范围内, 单光子电离过程的贡献是最主要的. 体系初态的主量子数可以由光电子能谱峰值的位置来确定; 体系初态的角量子数可以通过光电子的两维动量角度分布确定. 在比较宽泛的参数范围内, 这一规律不随入射激光的强度和脉冲时间宽度的改变而改变, 因此原则上可以利用它对原子的初态进行识别. 此外, 还研究了体系的初态为相干叠加态, 光电子动量谱随着叠加态相对相位的变化规律. 关键词： 阈上电离 激发态 高频激光脉冲 两维动量角度分布     

利用超短脉冲激光和光电子能量微分谱直接测量窄带飞秒超紫外线XUV脉冲的时间结构

介绍用亚皮秒超短激光脉冲直接测量窄带飞秒真空超紫外线(XUV)脉冲时间结构的方法. 可以由XUV激发惰性气体产生、并在与超短脉冲激光的线性极化方向成0°或90°的方向上测量 得到的光电子能量微分谱重建这种时间结构. 谱仪的能量分辨率和所选取的能量间隔大小是 测量及计算的两个重要参数. 上述方法有很宽的时间测量范围和很高的分辨率，可以用于飞 秒计量学和与原子运动有关的超快速动力学过程的研究. 关键词： 超快速测量 超短脉冲激光 超紫外线(XUV)时间结构 光电子能量微分谱     

Two-color ionization of hydrogen by short intense pulses

Photoelectron energy spectra resulting by the interaction of hydrogen with two short pulses having carrier frequencies, respectively, in the range of the infrared and XUV regions have been calculated. The effects of the pulse duration and timing of the X-ray pulse on the photoelectron energy spectra are discussed. Analysis of the spectra obtained for very long pulses show that certain features may be explained in terms of quantum interferences in the time domain. It is found that, depending on the duration of the X-ray pulse, ripples in the energy spectra separated by the infrared photon energy may appear. Moreover, the temporal shape of the low frequency radiation field may be inferred by the breadth of the photoelectron energy spectra.     

Characterization of attosecond XUV pulses from photoelectron spectra of atoms

A method to characterize attosecond extreme ultra violet (XUV) pulses from photoelectron spectra of atoms is presented. A pump pulse prepares a coherent superposition of two atomic bound states, from which photoionization takes place after variable time delays by the attosecond XUV pulse. Information on the spectral phase of the attosecond XUV pulse is extracted from the analysis of photoelectron spectra as a function of photoelectron energy and time delay. Together with information on the spectral intensity obtained from a separate optical measurement, a temporal shape of the attosecond XUV pulse can be precisely reconstructed. After the theoretical formulation of the problem, we present numerical examples for H atom and show that, depending on the choice of energy separation of two bound states, a different accuracy is reached to characterize attosecond XUV pulses.     

Isolated attosecond electron wave packet diffraction

Wave-particle duality is one of the most fundamental and mysterious natures of matters.Here,we present an interesting scheme of isolated electron wave packet diffraction with a few-cycle laser pulse and an extreme ultraviolet (XUV) pulse.The diffraction fringes are clearly present in the laser dressed XUV photoelectron spectra,strongly resembling the Airy diffraction pattern of optical waves.This phenomenon suggests a great potential of attosecond diffractometry.According to this scheme we also propose a simple method to determine the XUV pulse duration from the photoelectron spectra with a rather high resolution.     

长脉冲激光场中H原子的阈上电离的理论研究

利用基于密度泛函理论下的窗算符技术求解含时薛定谔方法计算了H原子在长脉冲强激光场中能量谱, 并与文献[8]中的动量空间的投影技术方法的计算结果进行了比较。在文献[8]给出的最大光电子能量范围内,我们的计算结果与文献[8]中的计算结果符合得很好,但是我们的计算结果能够给出比文献[8]中能量更高的光电子能谱,光电子能量谱的变化趋势也与实际的物理过程相符。同时我们也给出了最大光电子能量与激光强度关系的经验公式,利用我们的经验公式计算的最大光电子能量与经典计算预测的最大光电子能量符合得很好,这表明们的计算方法可靠,能够给出高精度的计算结果。因此利用基于密度泛函理论下的窗算符方法能很好地用来研究H原子在长脉冲强激光场中的阈上电离的性质。     

Direct XUV probing of attosecond electron recollision

We demonstrate that the recolliding electron wave packet, fundamental to many strong field phenomena, can be directly imaged with sub-A spatial and attosecond temporal resolution using attosecond extreme ultraviolet (XUV) pulses. When the recolliding electron revisits the parent ion, it can absorb an XUV photon yielding high energy electron and thereby providing a measurement of the electron energy at the moment of recollision. The full temporal evolution of the recollision wave packet can be reconstructed by measuring the photoelectron spectra for different time delays between the driving laser and the attosecond XUV probe. The strength of the photoelectron signal can be used to characterize the spatial distribution of the electron density in the longitudinal direction. Elliptical polarization can be used to characterize the electron probability in transversal direction.