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.     

强激光场中长程势与短程势原子产生高次谐波与电离特性研究

用数值方法求解含时薛定谔方程，研究了具有长程势和短程势的一维原子在强激光场中的高次谐波和电离特性. 在强激光场中，长程势和短程势原子产生的高次谐波具有相似的特性，对应的平台和截止位置相同，但是短程势原子没有低阶的高次谐波，而长程势和短程势原子在激光场中的电离概率明显不同. 研究结果表明，原子的激发态结构对低阶的高次谐波和原子的电离概率有重要影响. 关键词： 强激光场 高次谐波 电离概率     

强激光场中模型氢原子和真实氢原子产生高次谐波的比较

通过数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的特性.结果表明,有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的截止位置相同,但是高次谐波强度变化特征明显不同,进一步的研究表明,无库仑奇点的模型氢原子产生的高次谐波谱相对变化趋势与三维真实氢原子的高次谐波谱变化趋势是完全一致的.     

强激光场中模型氢原子和真实氢原子产生高次谐波的比较

通过数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的特性。结果表明,有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的截止位置相同,但是高次谐波强度变化特征明显不同,进一步的研究表明,无库仑奇点的模型氢原子产生的高次谐波谱相对变化趋势与三维真实氢原子的高次谐波谱变化趋势是完全一致的。     

啁啾激光与半周期脉冲形成的组合场驱动原子产生单个阿秒脉冲

提出了由波长为800 nm、脉冲宽度为5 fs的啁啾激光与半周期脉冲形成组合场,并利用这种组合场驱动一维模型氦原子获得单个阿秒脉冲. 通过数值求解一维氦原子的含时薛定谔方程,发现氦原子在组合场驱动下高次谐波谱的截止位置可以扩展到I_p+21.6U_p. 对第二平台区域不同范围内高次谐波的叠加都能得到单个阿秒脉冲,最短可达37 as,特别是对平台区域的前端进行叠加不仅能够得到较短的单个阿秒脉冲,而且与截止位置附近高次谐波构造的阿秒脉冲相比,强度提高了3个数量级. 关键词： 啁啾激光场 半周期脉冲 高次谐波 阿秒脉冲     

HeH~(2+)分子多通道谐波发射的理论研究

利用非波恩奥本海默近似模型,理论研究了强激光场下HeH~(2+)分子发射高次谐波的特点.计算结果表明,HeH~(2+)分子的谐波截止能量要大于经典预言值.理论分析表明,延伸的谐波截止能量是由于激发态激光诱导电子跃迁所产生的多通道电子电离-回碰过程所导致的.随后利用双色空间非均匀激光场机制,谐波截止能量进一步延伸,形成了1个由单一量子路径贡献而成的482 eV的超长平台区.该辐射能量相当于单色激光场场强被增强了3倍的结果 .并且高振动激发态会产生强度更高的谐波光谱.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽在30 as的超短X射线光源.     

HeH2+分子多通道谐波发射的理论研究

利用非波恩奥本海默近似模型,理论研究了强激光场下HeH2+分子发射高次谐波的特点。计算结果表明,HeH2+分子的谐波截止能量要大于经典预言值。理论分析表明,延伸的谐波截止能量是由于激发态激光诱导电子跃迁所产生的多通道电子电离-回碰过程所导致的。随后利用双色空间非均匀激光场机制,谐波截止能量进一步延伸,形成了1个由单一量子路径贡献而成的482eV的超长平台区。该辐射能量相当于单色激光场场强被增强了3倍的结果。并且高振动激发态会产生强度更高的谐波光谱。最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波, 可获得一系列脉宽在30as的超短X射线光源。     

HeH~(2+)分子谐波辐射的空间分布

理论研究了HeH~(2+)分子发射高次谐波的空间分布情况.结果表明:分子谐波发射主要集中在He核和H核附近.当核间距离较小时,He核辐射谐波强度要比H核辐射谐波强度高2~3个数量级.当核间距离较大时,He核辐射谐波强度要比H核辐射谐波强度高4~5个数量级.当空间非均匀激光场引入后,谐波截止能量得到延伸,并且,随着空间非均匀激光场位置由负向到正向移动(-100 a.u.到100a.u.),谐波截止得到进一步延伸.但是He核辐射谐波强度依然大于H核.最后,通过叠加谐波可获得脉宽在60 as的超短脉冲.     

HeH2+分子谐波辐射的空间分布

理论研究了HeH2+分子发射高次谐波的空间分布情况。结果表明：分子谐波发射主要集中在He核和H核附近。当核间距离较小时,He核辐射谐波强度要比H核辐射谐波强度高2~3个数量级。当核间距离较大时,He核辐射谐波强度要比H核辐射谐波强度高4~5个数量级。当空间非均匀激光场引入后,谐波截止能量得到延伸,并且,随着空间非均匀激光场位置由负向到正向移动(-100 a.u.到100 a.u.),谐波截止得到进一步延伸。但是He核辐射谐波强度依然大于H核。最后,通过叠加谐波可获得脉宽在60 as的超短脉冲。     

HeH2+分子谐波辐射的空间分布

理论研究了HeH2+分子发射高次谐波的空间分布情况。结果表明：分子谐波发射主要集中在He核和H核附近。当核间距离较小时,He核辐射谐波强度要比H核辐射谐波强度高2~3个数量级。当核间距离较大时,He核辐射谐波强度要比H核辐射谐波强度高4~5个数量级。当空间非均匀激光场引入后,谐波截止能量得到延伸,并且,随着空间非均匀激光场位置由负向到正向移动(-100 a.u.到100 a.u.),谐波截止得到进一步延伸。但是He核辐射谐波强度依然大于H核。最后,通过叠加谐波可获得脉宽在60 as的超短脉冲。     

High order harmonic generation from solid targets: Towards intense attosecond pulses

Experiments and computer simulations on high order harmonic generation (HOHG) from steep plasma gradients using intense femtosecond laser pulses are presented. The importance of the plasma scale length for the efficiency of HOHG is demonstrated. By changing the pump intensity and the target parameters the regime of HOHG can be switched from non-relativistic to relativistic. Simulations show that attosecond pulses should already be present in our experiments in both interaction regimes. Two-color driven harmonic generation is shown to provide a highly efficient way of attosecond pulse production.     

Controlling continuum harmonic generation with attosecond pulses

Photo-ionization and high-order harmonic generation (HOHG) in molecular systems under the combined action of infrared femtosecond (fs) and UV attosecond (as) intense laser pulses are investigated numerically for a one-dimensional non-Born–Oppenheimer H⁺ ₂ ion. It is shown that such a coherent control scheme of fs–as ionization leads to significant enhancement of HOHG, with efficiencies exceeding the one obtained from a single fs pulse by several orders of magnitude. The basic mechanism for this enhancement is established as enhanced ionization and control of the recollision of a high-energy non-zero-velocity ionized electron, as compared to tunneling ionization models where the ionized electron has initial zero velocity. The combined superposition of fs–as pulses results in broad HOHG spectra with a large continuum near the cutoff, thus providing a new source for synthesizing new X-ray (vacuum ultraviolet) as pulses. PACS 33.60.-q; 33.80.-b     

ENERGETIC ABOVE-THRESHOLD IONIZATION SPECTRA OF H-ATOM IN INTENSE LASER FIELDS

The above-threshold ionization (ATI) spectra of H-atom in intense laser fields (laser intensity I is up to 10¹⁸W/cm²) are calculated. It is found that the kinetic energy of the ejected electron at the location of the peak of the ATI spectra is about equal to the corresponding ponderomotive potential of the applied laser fields. This result is consistent with that obtained by Wilks et al. and fits the experimental results of the super thermal electron. A possible new mechanism of the super thermal electron generation is proposed.     

真实脉冲激光作用下的原子超阈值离化

在文献[18]的基础上进一步讨论真实脉冲激光作用下的原子超阈值离化,在考虑了初始离化时刻的影响后,结果清楚地表明,随激光脉宽减小而产生峰红移,以及同时出现的离化电子谱峰的增宽现象.     

Rescattering effect in above-threshold ionization processes

The Keldysh-Faisal-Reiss (KFR) theory for Above-Threshold Ionization (ATI) phenomenon is generalized to include the effect that ionized electrons return to the vicinity of the ion core and rescatter with it. The theoretical calculation of such rescattering effects for the ground state of hydrogen under linearly polarized laser light yields good agreement with recent findings in ATI experiments.     

Even-odd harmonics generated from above-threshold ionization

We are reporting a theoretical prediction： The photoelectrons forming above-threshold-ionization （ATI） peaks emit both even and odd harmonics. These harmonics exhibit plateau and cut-off features similar to those odd-only harmonics observed in ATI experiments.     

强激光场阈上电离理论

本文提出一种统一的阈上电离理论。根据该理论,可以定量描述较真实的原子阈上电离过程并能清楚地阐明实验观测的阈上电离现象。该现象可理解为前后相继的两个过程:(1)先从无场的初态吸收N个光子而到场缀末态的量子跃迁过程。(2)欲定量描述实验测量,还需考虑光电子逃离光场时与光场相互作用的“后作用效应”。该“后作用效应”是由非均匀激光场所形成的无质动力所引起的经典物理过程。 关键词：     

利用双色激光场下阈上电离谱鉴别H3^2+两种不同分子构型

我们最近证明,利用红外和深紫外双色激光场,SF6分子的结构信息可以通过其电离谱上的相干条纹获得[arXiv,1912.08499(2019)].在本文中,我们利用该方法考察了两种不同几何结构的分子离子H32+ 在激光场中的直接阈上电离(ATI)过程.通过与单色激光场中电离谱的比较发现,双色激光场的电离谱可以分辨分子的不同几何结构.由相干条件导出的公式可以很好地解释直接ATI动能谱和动量谱中的干涉条纹.此外,还发现通过改变分子核间距或改变激光强度可以改变电离谱的形状.由此可以推断,双色激光场诱导的ATI谱具有鉴别分子不同构型的能力,对复杂分子的几何结构成像具有一定的参考意义.     

用质谱和光电子能谱研究飞秒强场中的电离动力学

报导了用自制飞秒激光器通过飞秒多光子电离质谱和光电子能谱对飞秒强激光场与分子（氨、苯）相互作用的研究,飞秒激光脉宽约１００ｆｓ,二倍频中心波长４０７．５ｎｍ,聚焦后脉冲功率密度达到１０＾１２Ｗ／ｃｍ＾２,氨的光电子能谱显示了（２＋２）ＲＥＭＰＩ和（２＋２）＋１ＡＴＩ、（２＋２）＋２ＡＴＩ三组电子峰,每组峰又包括伸缩振动ｖ１的带系,ＡＴＩ峰的振动布居出现反转,随着光强增加,谱峰加宽而且振动能级出现平     

Probing time delay of strong-field resonant above-threshold ionization

The high-resolution three-dimensional photoelectron momentum distributions via above-threshold ionization(ATI)of Xe atoms are measured in an intense near circularly polarized laser field using velocity map imaging and tomography reconstruction. Compared to the linearly polarized laser field, the employed near circularly polarized laser field imposes a more strict selection rule for the transition via resonant excitation, and therefore we can selectively enhance the resonant ATI through certain atomic Rydberg states. Our results show the self-reference ionization delay, which is determined from the difference between the measured streaking angles for nonadiabatic ATI via the 4 f and 5 f Rydberg states, is 45.6 as. Our method provides an accessible route to highlight the role of resonant transition between selected states, which will pave the way for fully understanding the ionization dynamics toward manipulating electron motion as well as reaction in an ultrafast time scale.