脉冲激光偏振方向对氮分子高次谐波的影响——基于含时密度泛函理论的模拟

采用含时密度泛函方法,结合赝势模型和电子交换相关作用的广义梯度近似,模拟了氮分子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波产生现象,并研究了激光脉冲偏振方向对氮分子高次谐波的影响.结果表明氮分子的高次谐波谱具有典型原子谐波谱的特征;谐波谱强度随着θ(激光偏振方向与分子轴向夹角)的增大而减小.这与J.Itatanl在Nature上报道的实验结果基本一致.     

脉冲激光偏振方向对氧分子高次谐波的影响——基于含时密度泛函理论的模拟

采用含时密度泛函方法,结合赝势模型和电子交换相关作用的广义梯度近似,模拟了氧分子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波产生现象,并研究了激光脉冲偏振方向对氧分子高次谐波的影响.结果表明氧分子的高次谐波谱具有典型原子谐波谱的特征;当θ=45°(激光偏振方向与分子轴向夹角)时,谐波谱强度最大.这与文献报道的实验结果基本一致.     

超强飞秒激光脉冲作用下氢分子的高次谐波行为——基于含时密度泛函理论的模拟

在含时密度泛函理论框架下,采用经典和量子相结合的模型,模拟了氢分子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波行为. 结果表明氢分子的高次谐波谱具有“下降—平台—截止”的结构和偶次谐波被禁闭仅出现奇次谐波的选择性特征;不同的激光偏振方向会导致高次谐波的截止频率和谱线强度的变化. 关键词： TDDFT 超强飞秒激光 高次谐波 2分子')" href="#">H₂分子     

脉冲形状对氢原子高次谐波的影响

在含时密度泛函理论框架下,采用经典和量子相结合的模型,模拟了氢原子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波产生现象,并研究了激光脉冲形状对氢原子高次谐波的影响.结果表明,氢原子的高次谐波谱具有典型的原子谐波谱的特征；具有“下降－平台－截止”的结构和偶次谐波被禁闭仅出现奇次谐波的选择性特征；不同的脉冲形状会导致高次谐波的截止频率和谱线强度的变化.     

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.     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H2+的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生。研究发现,无论在圆偏振激光场的 或 方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱。通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道。适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲。     

中红外飞秒激光场中氮分子高次谐波的多轨道干涉特性研究

通过系统研究氮分子高次谐波产生过程中的电子超快动力学过程,实验上发现在中红外飞秒强激光场驱动下高次谐波谱的截止区附近存在清晰的谐波谱极小值.进一步研究表明谐波谱极小值对应的光子能量强烈依赖于驱动激光脉冲的光强和波长,而与分子取向角无关,由此推断该极小值来源于氮分子最高占据分子轨道和次最高占据分子轨道产生的高次谐波之间的相消干涉.本研究结果将对极端强场条件下多轨道电子超快动力学研究起到积极推动作用.     

双色反向旋转圆偏振激光场下氩原子高次谐波的产生

通过二阶分裂算符法数值求解了二维含时薛定谔方程,研究了双色反向旋转圆偏振激光场作用下氩原子的高次谐波的产生.研究表明,双色反向旋转圆偏振激光场的幅值比对高次谐波发射的效率有较大影响,当幅值比为1.4时高次谐波的发射效率最高,并应用时频分析方法、经典三步模型以及利萨茹图形等解释了高次谐波发射的物理机制.研究了不同幅值比情况下谐波场的旋转偏振特性,发现对不同频段的谐波谱的电场进行叠加,谐波场的偏振特性随幅值比的不同而发生变化,但谐波场的旋向性与入射激光脉冲的旋向性相同,不受幅值比变化的影响.     

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     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H+2的高次谐波发射和孤立阿秒(1 as=10-18s)脉冲的产生.研究发现,无论在圆偏振激光场的x或y方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱.通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道.适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲.     

不同核轴取向的O2的高次谐波

分子的高次谐波是强场超快物理的重要研究课题. 采用建立在形式散射理论基础上的频域方法计算了O₂在线偏振激光场下的高次谐波, 探讨了核轴被准直在与激光传输方向垂直的平面内时, 高次谐波随核轴与光电场偏振方向所成夹角θ₀的依赖关系. 结果表明: 各次谐波都是在θ₀约为45°时强度最大, 并有较宽的峰值宽度; 当偏离此角度, 高次谐波的强度变小; 到达平行或垂直取向时, 降到最低. 分析表明, 这是由于高次谐波的强度取决于分子基态的电子在动量空间中的电场方向的布居. 针对核轴被准直在激光传输方向与电场偏振方向所确定的平面内的情况, 计算了高次谐波随θ₀的依赖关系, 结果与前一种情况基本相同. 分析发现, 当核轴被准直固定后, 分子绕核轴旋转的角度ψ没有固定, 所以最后的高次谐波强度需要对不同的ψ 时的高次谐波的贡献求和平均. 平均后相当于波函数相对于核轴旋转对称, 从而导致O₂的高次谐波仅与θ₀有关, 而与核轴被准直在哪个面上无关.     

A scaling law of high-order harmonic generation

Using a nonperturbative quantum electrodynamics theory of high-order harmonic generation (HHG), a scaling law of HHG is established. The scaling law states that when the atomic binding energy E_b, the wavelength λ and the intensity I of the laser field change simultaneously to kE_b, λ/k, and k³I, respectively. The characteristics of the HHG spectrum remain unchanged, while the harmonic yield is enhanced k³ times. That HHG obeys the same scaling law with above-threshold ionization is a solid proof of the fact that the two physical processes have similar physical mechanisms. The variation of integrated harmonic yields is also discussed.     

Restraint of spatial distribution in high-order harmonic generation from a model of hydrogen molecular ion

The spatial distribution in high-order harmonic generation(HHG) is theoretically investigated by using a few-cycle laser pulse from a two-dimensional model of a hydrogen molecular ion. The spatial distribution in HHG demonstrates that the harmonic spectra are sensitive to the carrier envelope phase and the duration of the laser pulse. The HHG can be restrained by a pulse with the duration of 5 fs in the region from the 90 th to 320th order. This characteristic is illustrated by the probability density of electron wave packet distribution. The electron is mainly located near the nucleus along the positive-x direction from 3.0 o.c. to 3.2 o.c., which is an important time to generate the HHG in the plateau area. We also demonstrate the time-frequency distribution in the region of the positive-and negative-x direction to explain the physical mechanism.     

Minimum structure of high-harmonic spectrafrom aligned O2 and N2 molecules

We experimentally investigated the high-order harmonic generation (HHG) from aligned O₂ and N₂ molecules in a linearly polarized laser field, and presented the dependence of the harmonic spectrum on the driving laser intensity and molecular alignment angle. The minimum position of HHG of O₂ varies with changing the laser intensity, which is caused by multi-orbital interference. However, the location of the observed minimum structure in N₂ harmonic spectrum remained unchanged upon changing the laser intensity. The mechanism of the spectral minimum for N₂ case is regarded as a Cooper-like minimum in HHG associated with the molecular electronic structure. This work indicates that harmonic spectroscopy can effectively uncover information about molecular structure and electron dynamics.     

理论研究激光强度对H2+分子高次谐波产生的影响

本文通过求解非波恩-奥本海默近似条件下的一维含时薛定谔方程来研究脉冲强度对H₂⁺分子高次谐波的影响.由于干涉相消,在啁啾激光场的条件下在谐波谱中出现了干涉最小值.我们用全量子方法计算的时频分布图分析了分子高次谐波产生中的微观机制.此外,数值计算结果显示随着脉冲强度的增加电子的有质动力势随之增加,同时干涉最小值的位置移向谐波的高阶部分.     

Optical high harmonic generation in C60

High harmonic generation (HHG) requires a strong laser field, but in C60 a relatively weak laser field is sufficient. Numerical results presented here show that, while its low order harmonics result from the laser field, its high order ones are mainly from the multiple excitations. Since high order harmonics directly correlate with electronic transitions, the HHG spectrum accurately measures transition energies. Therefore, C60 is not only a promising material for HHG, but may also present an opportunity to develop HHG into an electronic structure probing tool.     

Time-energy properties of an attosecond extreme ultra-violet pulse

The time-energy properties of high-order harmonic generation (HHG) are calculated for a linearly polarized 7-fs laser pulse with different carrier-envelope phases (CEPs). The quantum trajectory paths that contribute to an as (1 as=10-18 s) pulse in HHG are identified. The laser-duration dependence and the CEP dependence of HHG energy property are investigated. The study shows that an as extreme ultra-violet (XUV) pulse can be selected from HHG spectrum near cut-off energy with a bandpass optical filter. The theoretical prediction of the pulse duration is proportional to bandwidth. Analysis suggests that a measured narrowband as XUV pulse may consist of instantaneous shorter pulses each dependent on laser pulse duration, intensity, and CEP. These information can be used as references for producing, selecting, improving and manipulating (timing) as pulses.