非均匀激光场中氢分子离子高次谐波的增强

通过数值求解非波恩-奥本海默近似下的一维含时薛定谔方程,研究了蝴蝶结型纳米结构基元中氢分子离子高次谐波的产生.研究表明,在蝴蝶结型纳米结构基元内部产生的非均匀场的空间位置对高次谐波的发射有较大影响.当非均匀场的空间位置从30 a.u.平移到-30 a.u.时,高次谐波的截止位置被延展且形成光滑的超连续的谐波谱,并应用时频分析方法、经典三步模型以及电离概率等解释了高次谐波发射的物理机理.研究了高次谐波谱对非均匀场空间位置的依赖性与载波包络值的关系,发现随着载波包络值的变化,非均匀场在不同空间位置处的高次谐波谱变化趋势相同.     

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.     

电四极矩对高次谐波产生的贡献

通过数值求解强场近似下单电子原子的含时薛定谔方程,研究了在强线偏振激光场下,氢原子电四极矩对高次谐波产生的贡献.研究结果表明,在强激光场的作用下,在偶极矩的影响下氢原子能够产生奇次谐波,当激光场强度增加到一定值时,氢原子在电四极矩的作用下产生了偶次谐波.根据谐波功率谱和时频分析图并结合半经典"三步模型"分析了偶次高次谐波产生机制,并对产生的物理现象做出了合理的解释.     

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.     

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.     

基于百太瓦级激光系统驱动的高能量13 nm波段高次谐波产生

利用百太瓦级激光系统在氖气(Ne)中得到基于高次谐波产生的极紫外脉冲。通过松聚焦结构在13 nm波段产生单级次单脉冲能量为13.5 nJ (13.1 nm波长)和11.1 nJ (13.5 nm波长)的高次谐波辐射,转换效率为3.6×10^-7和3.0×10^-7,谐波发散角的半高全宽为0.32 mrad和0.33 mrad。对含时薛定谔方程进行数值求解,得到单原子偶极发射谱,结合麦克斯韦方程组模拟传播效应,同时考虑气体对谐波的吸收效应,理论模拟得到的信号强度随气压和光强的变化趋势与实验结果基本符合。实现相位匹配的谐波光束质量很好,纵向空间分布为高斯型。结合相位匹配条件和空间分布的分析得到了目前激光参数下的最优相位匹配条件。这种基于高次谐波机制的高能量相干极紫外光源在作为自由电子激光的种子光源以及超快非线性实验和半导体工业检测等方面具有广阔的应用前景。     

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     

正交偏振双色激光场作用下高次谐波的椭偏特性研究

通过数值求解二维含时薛定谔方程，理论研究了正交偏振双色激光场作用下H2+分子高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生. 数值结果显示，改变激光场的强度比，可以调控高次谐波强度以及谐波椭偏率. 结果表明随着场强比的增加，y方向的谐波强度不断提高. 当场强比为1:2.5时，x方向和y方向分别仅有奇次谐波和偶次谐波产生，并且偶次谐波的强度比奇次谐波强度高2-3个数量级. 此时，奇次谐波的椭偏率最大可以达到0.3，偶次谐波的椭偏率接近于0. 此外，通过改变分子的准直角可以控制谐波的椭偏率，基于这一现象，利用椭圆偏振高次谐波的平台区合成了椭偏率为0.05的椭圆偏振阿秒脉冲链.     

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.     

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.     

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。     

双色激光场作用下水的高次谐波光谱移动

通过求解长度规范下的半导体布洛赫方程,分析了液态水在双色场驱动下发射高次谐波光谱的特征。研究表明,通过调节双色场中基频和倍频脉冲的相对相位,高次谐波光谱呈现出周期性调制的特征。在一个调制周期内,奇次谐波会随着相对相位的增加发生红移,而产率先增大后减小。时域分析结果表明,光谱移动源于正负半周期之间发射高次谐波频谱的干涉效应。     

空间非均匀啁啾双色场驱动下氦离子的高次谐波以及孤立阿秒脉冲的产生

本文理论上研究了初态为基态与第一激发态等权叠加的一维氦离子在空间非均匀啁啾双色场驱动下氦离子的高次谐波发射及孤立阿秒脉冲的产生. 研究表明, 一维氦离子在空间非均匀啁啾双色场驱动下发射的高次谐波相对于均匀场情况截止位置得到明显扩展, 得到了光滑的超连续谱,并应用半经典三步模型解释了高次谐波发射的物理机理. 通过小波变换的方法对连续谱进行了时频分析, 并且与电子的经典运动轨迹进行了对比分析, 结果显示在空间非均匀场中长量子轨道消失, 短量子轨道加强. 讨论了空间非均匀啁啾双色场中时间延迟对谐波和孤立阿秒脉冲产生的影响, 发现适当调整时间延迟值可以得到较大延展的光滑的超连续谐波谱, 本方案中时间延迟为t₀=1.6πup/ω₁时得到了最大延展, 通过对谐波中600次到680次(80次)谐波合成得到32 as的孤立脉冲.     

一维μ介子模型原子的超强场高次谐波发射

本文提出了一个一维μ介子原子模型,用数值积分方法求解了在超强激光场作用下该模型原子的含时Schrdinger方程,得到了它的高次谐波发射谱.该谱表明,借助于这一奇异原子模型,可将相干辐射由XUV波段推向γ-射线波段.针对这个体系的高次谐波发射效率低的缺点,引入双色场后使发射效率提高了两个数量级.     

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.     

氦原子在啁啾激光与中红外组合场中产生的单个阿秒脉冲

通过Crank Nicolson方法数值求解一维氦原子的含时Schrdinger方程,研究了啁啾激光与中红外激光形成组合场驱动氦原子发射高次谐波的特点.研究结果表明,在组合场驱动下,高次谐波平台区能得到很大的扩展,其截至位置得到大幅度扩展,对平台区不同阶次范围的高次谐波进行叠加均能得到单个的阿秒脉冲,最短可实现46 as的单个脉冲输出,经分析发现,中红外场的加入,不仅使高次谐波的平台得到扩展,而且提高了平台区前端的谐波强度.通过经典计算和对电离几率特点的讨论,解释了发生这种现象的原因.     

原子多光子激发对电离阈值附近谐波发射的影响

基于动量空间和坐标空间含时伪谱方法,通过求解氢原子在强激光作用下的含时薛定谔方程,系统地研究了原子在强激光作用下电离阈值附近的高次谐波发射随着激光电场强度的变化关系.研究发现,随着入射激光强度的增加,九次谐波发射效率呈现周期性振荡结构.结合原子的激发几率计算,发现电离阈值附近的谐波增强与高激发态的布居存在相互竞争关系.     

利用空间非均匀场偏振门方案产生超短的X射线

理论提出了一种利用空间非均匀场偏振门方案延伸高次谐波截止能量以及获得超短X射线光源的方法.计算结果表明,当适当调节两束圆偏振激光场的延迟时间以及空间非均匀参数时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,并且谐波谱上的干涉也明显减小,形成了一个由单一量子路径贡献而成的310 e V的超长平台区.谐波相位分析显示,平台区谐波相位呈线性分布.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列相位稳定的脉宽在50 as以下的超短X射线光源.     

在双色场中使用相干叠加态来提高高次谐波的发射

本文提出了一种在双色场中使用相干叠加态来提高高次谐波发射效率的方法. 我们首先通过在800nm基本激光脉冲上添加一束控制激光脉冲在理论上得到双色合成激光场;其次,通过求解一维含时薛定谔方程,计算得到了体系处于不同初始态时的高次谐波谱,并结合时频分布图对其微观机理进行分析. 计算结果表明,使用相干叠加态作为体系的初始态,通过调节两束激光的相对相位可以有效实现提高高次谐波的发射效率的目的.     

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