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.     

强激光与一维多原子分子离子的相互作用及高次谐波的增强

研究强激光脉冲与一维多原子分子离子的相互作用,讨论双色激光场中高次谐波转化效率的提高,并应用经典三步模型说明高次谐波平台展宽的物理机制.     

三色激光控制量子路径生成短于30阿秒的孤立脉冲

采用多周期的800 nm钛宝石激光组合1600 nm中红外脉 冲辐照氦离子产生高次谐波发射功率谱. 相对于单色场情形, 谐波谱出现明显的双平台结构, 且在第二平台区出现了光滑的连续辐射谱, 其转化效率相对于第一平台低了约两个数量级. 通过附加脉宽为1 fs的27次谐波脉冲到双色激光场的特定时域, 可以控制电子电离在半个光学周期内迅速提升, 获得了由单一短量子路径贡献的连续辐射谱, 使得第二平台区谐波的转化效率相对于组合场情形增强4个数量级, 且连续谱的频谱范围从第二平台区扩展到第一平台区, 叠加该连续谱190次到285次谐波生成了脉宽为29 as的强、短孤立脉冲.     

势函数对强激光辐照下原子高次谐波辐射的影响

理论上研究了中红外强激光分别与长程库仑原子和短程势模型原子相互作用产生的高次谐波辐射.发现在相同激光参数条件下,与长程库仑原子的谐波辐射相比,短程原子具有更低的辐射效率,但在高频区域(接近cutoff位置),二者效率相似.通过对谐波辐射的时间频率分析发现,在短程模型原子谐波辐射中,长轨道发挥更重要的作用.利用其产生的高次谐波辐射,可以产生孤立阿秒脉冲.     

短脉冲强激光与固体靶作用在非相对论激光参数区的高次谐波

利用"表面电流"模型, 探讨了激光参数在非相对论区条件下激光与固体靶作用产生的高次谐波的若干性质, 也讨论了在非相对论区条件下劳仑兹力项的修正对高次谐波效率的影响.     

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     

迭加态原子高次谐波发射的选频提高

本文研究了由体系的基态和较高激发态迭加形成的原子在强激光场作用下的高次谐波发射.观察电离波包的演化过程,阐明了谐波发射效率提高的原因.在给定入射激光条件下,通过选择不同的激发态,可以实现对谐波发射的控制.     

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.     

偶次和半整数次谐波的产生

用数值求解一维含时薛定谔方程的方法计算了由频率分别为ω及１．５ω的激光组成的双色场２作用下的模型原子产生的高次谐波谱。发现由于双色场的相干效应,在其谐波谱中不仅产生了奇次谐波,还产生了偶次谐波和半整数次谐波。分析了各次谐波产生的原因以及对谐波转化效率产生影响的主要因素。     

少周期非均匀场下原子空间位置对高次谐波发射的影响

本文通过数值求解含时薛定谔方程,研究了少周期非均匀激光脉冲作用下氦原子选取不同的空间位置时高次谐波的发射情况.通过对原子在纳米结构空隙中心附近区域不同空间位置上的高次谐波发射情况的研究发现,非均匀激光场中,即使原子处在中心附近的很小的区域内,原子的空间位置也直接影响着高次谐波发射.随着空间内原子坐标的增大,高次谐波的截止得到扩展,且谐波平台区并非单向扩展,而是向两端同时的扩展.通过时频分析和半经典三步模型研究了高次谐波发射的物理机制,并对获得的物理现象给出合理的解释.     

Single Ultrashort Attosecond Pulse Generation via Combination of Chirped Fundamental Laser and an Ultraviolet Controlling Pulse

We theoretically study the high-order harmonic generation (HHG) from a hydrogen atom in an intense few-cycle chirped fundamental laser in combination with an ultraviolet (uv) controlling pulse.The high-order harmonic spectrum is calculated by solving the time-dependent Schr¨odinger equation using the split-operator method.In our calculation,we present the difference of the high-order harmonic spectrum from one-dimensional (1D) model hydrogen atom and three-dimensional (3D) real hydrogen atom.We found that the plateau of the high-order harmonic generation from the 1D case and 3D case are all extended effectively to I p + 35U p due to the presence of the chirped laser pulse and the HHG supercontinuum spectrum is generated by adding an ultraviolet controlling pulse at a proper time,but the efficiency of the HHG for 3D case is more higher at the near cut-off region than the 1D case.Therefore,the generation of the attosecond pulse by synthesizing the harmonics near cut-off region have some slight differences between 1D and 3D simulations.As a real 3D case study,we show that an isolated 18 as pulse with a bandwidth of 232.5 eV is generated directly by optmizing the combination laser fields.     

Theoretical Study of High-Order Harmonic Generation From a Coherent Superposition State in a Chirp-Free Pulse Combined with a Chirped Control Pulse

In this paper, we theoretically investigate high-order harmonic generation (HHG) from a helium atom prepared in a coherent superposition state in a two-color laser field. Numerical results show that the emission efficiency of the harmonic spectrum in a coherent superposition state is enhanced by approximately eight orders of magnitude compared with the case of the ground state. In addition, the effect of the initial population of the excited state on the HHG is presented to reveal the physical origin of the enhancement of HHG. By adjusting the laser parameters of the driving pulse, such as the chirping parameter, the relative phase, and the intensity of the driving pulse, an ultrabroad continuum with a width of 275 eV can be observed. Finally, an isolated 12-as pulse is generated after phase compensation.     

极化门控制下中红外激光场驱动He原子产生的单个阿秒脉冲

由中红外激光场(波长为2128nm)驱动He原子,在极化门的控制下,通过强场近似方法(SFA)研究了He原子发射高次谐波的特点.研究表明,在这种组合场驱动下He原子可产生截止位置很高的高次谐波,并且在接近截止位置的平台区展现了超连续的特点,对该超连续部分的高次谐波进行叠加,可得到宽度为44.5as的单个超短脉冲.为了了解该超短阿秒脉冲的产生机理,我们对高次谐波谱的发射过程进行了时频分析,分析表明由于极化门的存在,有效地抑制了极化门以外的阿秒脉冲的发射,从而获得单个阿秒脉冲.     

极化门控制下中红外激光场驱动He原子产生的单个阿秒脉冲

由中红外激光场（波长为2128nm）驱动He原子,在极化门的控制下,通过强场近似方法(SFA)研究了He原子发射高次谐波的特点.研究表明,在这种组合场驱动下He原子可产生截止位置很高的高次谐波,并且在接近截止位置的平台区展现了超连续的特点,对该超连续部分的高次谐波进行叠加,可得到宽度为44.5as的单个超短脉冲．为了了解该超短阿秒脉冲的产生机理,我们对高次谐波谱的发射过程进行了时频分析,分析表明由于极化门的存在,有效地抑制了极化门以外的阿秒脉冲的发射,从而获得单个阿秒脉冲．     

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.     

Tunable spectral shift of high-order harmonic generation in atoms using a sinusoidally phase-modulated pulse

High-order harmonic generation (HHG) from an atom illuminated by a sinusoidally phase-modulated pulse is investigated by solving the time-dependent Schrödinger equation. The spectral shift that occurs in atomic HHG can be achieved easily using our laser pulse. It is shown that the photon energy of the generated harmonics is controllable within the range of 1 eV. The shift of the frequency peak position is rooted in the asymmetry of the rising and falling parts of the laser pulse. We also show that by varying the phase parameters in the frequency domain of the laser one can adjust and control the shift in atomic harmonic spectra.     

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.     

载波相位对超短脉冲谐波谱的影响

数值计算了线偏振的超短激光脉冲(脉冲持续时间为两个光学周期)与一维模型原子相互作用产生的高次谐波发射功率谱. 研究表明,当载波相位发生变化时,超短脉冲谐波谱的截止频率也随之改变,而且在特定相位下,谐波谱出现了明显的双平台结构. 对此,采用半经典的“三步”模型给出了合理解释,并利用小波时频分析方法证实“三步”模型可以准确预言超短脉冲谐波谱的截止频率. 关键词： 高次谐波 超短脉冲 载波相位     

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     

5fs驱动激光脉冲的高次谐波选择性优化

研究了在紧聚焦实验条件下, 采用5 fs激光脉冲与氩气相互作用产生的高次谐波特性. 通过优化系统色散、气体靶气压与位置等参数, 观察到在60–73 eV波段范围内高次谐波光谱接近一个量级的增强. 进一步通过对单原子模型和传播方程的数值求解及模拟相位匹配实验参数下高次谐波的产生过程, 发现相位匹配在所观察到的实验现象中起着关键作用, 得到了理论上与实验规律一致的结果. 关键词： 极紫外激光 高次谐波 超快光谱