正交偏振双色激光场作用下生成的孤立阿秒脉冲

我们理论研究了正交偏振双色激光场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生.当y方向加一束中红外激光脉冲(12.5 fs/2000 nm),x方向加一束强度较弱的激光脉冲(12 fs/800 nm)时,我们得到从250 eV到350 eV的超连续谐波平台,在平台范围内叠加50 eV的谐波,可以得到一个脉宽约为97as的孤立阿秒脉冲. 通过时频分析,我们解释了高次谐波发射的物理机制.     

非平行偏振双色场驱动产生脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲

提出一种直接得到脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲的新方法.利用波长为800 nm脉宽为5 fs的超短脉冲叠加上偏振方向与主脉冲成π/3,脉宽同样为5 fs的二次谐波脉冲驱动氦原子,可以得到宽度达到50 eV的超连续谱.当二次谐波的强度大于10¹⁴ W/cm²时,超连续谱的位置以及谱宽几乎不会随着二次谐波脉冲的强度的改变而改变.对85—125 eV的超连续谱进行滤波可以直接得到100 as左右的单个阿秒脉冲,这个性质对于实验上获得单个宽谱阿秒脉冲而言是非常有利的. 关键词： 阿秒脉冲 超连续谱     

双色激光脉冲辐照叠加态生成强的38 as孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合1 600 nm红外激光脉冲辐照氦离子He⁺叠加态生成强、短孤立阿秒脉冲. 结果表明,相对于800 nm单色激光辐照基态情形,截止频率由70次谐波大幅度展宽到280次谐波,且获得频宽为108 eV并由单一短量子路径贡献的连续辐射谱,叠加该连续谱210次到280次谐波获得了脉宽为38 as的强、短孤立脉冲,其强度比单色场情形提高了11个数量级. 研究进一步表明,两束激光脉冲的时间延迟从0.05π到－0.05π之间获得的孤立阿秒脉冲是最优化的,且脉冲持续时间 关键词： 组合激光脉冲 相干叠加态 阿秒脉冲     

利用超短紫外光源增强阿秒脉冲的强度

提出了一种利用超短紫外光源来增强阿秒脉冲强度的方法. 计算结果表明,当适当的加入一束125 nm光源到双色正交激光场时,不仅高次谐波的强度比原双色场时增强了2个数量级,而且选择单一的量子路径对谐波发射起作用,进而形成了一个152 eV的超长平台区. 随后通过激光参数的优化,发现激光脉宽和偏振角对于谐波强度的增强不太敏感. 最后,通过叠加谐波可获得脉宽仅为38 as 的孤立阿秒脉冲,其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个数量级.     

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.     

中红外偏振态门驱动产生高效的极宽超连续谱

研究了在中红外偏振态门驱动下高效产生极宽超连续谱的过程.利用波长为2000 nm的偏振态门激光场可以将电子的回复控制在半个光周期内,并且将谐波谱的截止区拓展到270 eV.在偏振态门中加入0.5 fs的紫外控制脉冲,可以对谐波的电离过程进行控制,把谐波的强度提高了4—5个数量级,并得到了谱宽为240 eV的极宽超连续谱.该极宽超连续谱在傅里叶变换极限下支持脉宽仅为16 as的单个脉冲的产生.通过过滤超连续谱中不同次数的谐波,可以得到一系列波长可调的110 as的高强度单脉冲. 关键词： 高次谐波 阿秒 偏振态门 超连续谱     

中红外组合激光场调控宽带超连续谱的产生

本文对原子在波长为2000nm、脉宽为12.5fs的中红外驱动脉冲和脉宽为1.3fs的紫外控制脉冲叠加形成的组合场中产生的高次谐波进行了研究.通过组合场驱动氦原子得到了谱宽为230eV的超连续谱.利用组合场产生的谐波比单独利用中红外脉冲产生的谐波的强度高了3个量级.对超连续谱进行滤波并调节组合场中两束激光的延迟时间,可以直接产生100as的单个脉冲.我们发现超连续谱的宽度和位置几乎不会因为驱动场和控制场强度的变化而改变,这种性质有利于从实验上获得单个宽谱阿秒脉冲.     

附加谐波脉冲生成强的39阿秒孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合它的27次谐波脉冲生成超短、宽频的孤立阿秒脉冲.研究表明,脉宽为1 fs的27次谐波脉冲可以有效地控制电子动力学过程.将其加入到单色激光场的特定时域,可以控制电离概率在半个光学周期内迅速提升,使得谐波的转化效率相对于单色场情形增强4个数量级,并实现单一的短量子路径选择,出现频宽为108 eV的超连续辐射谱,叠加该连续谱140次到210次谐波获得了脉宽为39as的强、短孤立脉冲.与文献[7]中采用5 fs/800 nm激光附加紫外阿秒脉冲的方法相比,该方案生成的连续谱频带增宽一 关键词： 组合激光脉冲 连续辐射谱 阿秒脉冲     

利用调制的偏振态门控制阿秒脉冲的产生

提出一种利用多光周期驱动脉冲获得极紫外宽带超连续谱的新方法.利用波长为1600nm的基频场组成的偏振态门增强高次谐波产生效率对椭扁率的依赖,并叠加上波长为800nm的倍频场来调制电离比率.计算结果表明,采用脉冲宽度为6个光周期(32.4fs)的基频脉冲就能够将高次谐波辐射限制在0.5个光周期内,获得了带宽为280eV的超连续谱,这个谱宽支持傅里叶极限为10as的单个脉冲输出.直接选取超连续谱上的一段,可以获得100as的脉冲输出.此外,在调制的偏振态门中可以使用相对延迟较小的两束基频光组成偏振态门,提高了 关键词： 阿秒脉冲 超连续谱 偏振态门     

利用超短的紫外光源来增强阿秒脉冲的强度

本文理论提出了一种利用超短紫外光源来增强阿秒脉冲强度的方法. 计算结果表明, 当适当的加入一束62nm或者125nm超短紫外光源到双色激光场时, 不仅高次谐波的截止能量被延伸了, 而且谐波的强度也比原双色场时有明显的增强. 尤其是当采用125nm光源时,谐波的强度被增强了2个数量级,并且形成了一个232eV的超长平台区. 最后通过叠加谐波次数从113次到170次可获得脉宽仅为43as的孤立阿秒脉冲, 其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个数量级.     

利用偏振门方案和静电场组合控制阿秒脉冲的产生

本文理论研究了5 fs,800 nm的左旋圆偏振和右旋圆偏振激光组合的偏振门方案叠加静电场作用下氦原子的高次谐波发射及阿秒脉冲的产生.研究发现,加入的静电场可以控制量子轨道,进而抑制量子干涉效应.当静电场系数α为0.1时,高次谐波谱出现双平台结构且比较平滑,通过小波分析,发现对第二平台有贡献的主要是一个短轨道,通过叠加第二平台区域50 eV(160 eV～210 eV)的连续谐波,我们得到了80 as的阿秒脉冲.     

Extension of Harmonic Cutoff and Generation of Isolated Sub-30 as Pulse in a Two-Color Chirped Laser Field

We theoretically investigate high-order harmonic and isolated attosecond pulse generation in a two-color chirped laser field,which is synthesized by a 9 fs/800 nm fundamental chirped pulse and a 9 fs/1600 nm controlling chirped pulse.Our numerical results show that,by using this method,not only is the harmonic cutoff significantly extended to the 948th order harmonic,but also the bandwidth of the supercontinuum spectrum is effectively broadened to about 1342 eV.In addition,due to the introduction of the chirp,the long quantum path is suppressed and only the short one is selected,and then an isolated 28 as pulse with a bandwidth of 155 eV is obtained directly.     

Isolated attosecond pulse generation from atom radiated by a three-color laser pulse

We theoretically investigate high-order harmonic and attosecond pulse generation from helium atom in a three-color laser field, which is synthesized by 10 fs/800 nm Ti-sapphire laser and a two-color field consisting of 30 fs/532 nm and30 fs/1330 nm pulses. Compared with harmonic spectrum generated by a monochromatic field, the harmonics generated from the synthesized three-color field show a supercontinuum spectrum with a bandwidth of 235 eV, ranging from the 154 th to the 306 th order harmonic. This phenomenon can be attributed to the fact that the ionization of atoms as well as motion of ionized electron can be effectively controlled in the three-color field. Therefore, an isolated 46-as pulse can be generated by superposing supercontinuum from the 160 th to the 210 th order harmonics.     

阿秒电离门调控宽带超连续谱的传播特性

通过数值模拟三维传播方程研究了双色场阿秒电离门技术调控产生高次谐波的传播特性. 发现波长800和400 nm的5 fs双色场电离门调控产生的谐波在传播0.5 mm后由于短轨道满足相位匹配条件,实现了短轨道的选择,在平台区得到了高效率、无调制的宽带超连续谱（谱宽达80 eV）. 模拟不同传播距离的结果表明该连续谱能够在介质中稳定存在. 对该连续谱中60—90 eV的谐波直接进行滤波可以得到高效率、脉冲宽度约为135 as的单脉冲. 这种性质对实验上实现利用阿秒电离门调控产生高效率宽谱单阿秒非常有利. 关键词： 传播效应 阿秒脉冲 超连续谱     

量子路径控制生成宽频软X射线连续辐射谱

数值研究了双色激光脉冲与一维氩原子相互作用的谐波发射功率谱.双色激光脉冲由800 nm和1600 nm的两束激光组成,脉冲持续时间为9.7 fs.计算结果表明,相对相位为π时,谐波截止频率从单色场情形的58 eV大幅度地展宽到316 eV,获得频宽为93 eV的软X射线连续辐射谱.此外,还采用短程的普薛耳－特勒势和长程的软化库仑势进行比对,数值结果表明该连续辐射谱的存在具有普适性.通过半经典的“三步”模型和时频分析小波变换方法对该连续辐射谱进行分析,发现其主要由单一的“短”量子路径生成,直接叠加频率从22 关键词： 红外双色激光脉冲 连续辐射谱 阿秒脉冲     

Broadband-Isolated Attosecond Pulse Generation by Two-Color Elliptically Polarized Laser Pulses

We numerically solve the two-dimensional Schrödinger equation and investigate isolated attosecond pulse generation by combining a left and a right elliptically polarized pulse together. It is found that the plateau of the harmonic spectra can be extended and the quantum paths can be controlled by adjusting ellipticity. A broadband width of about 220 eV is generated for the case that ellipticity equals 0.3, and time-frequency time–frequency analysis shows that only one long quantum path contributes to high-order harmonic generation. By superposing a bandwidth of 60 eV near the cutoff of the harmonic plateau, an attosecond pulse with the duration of about 62 as could be generated.     

High-order harmonic generation of the N2 molecule in two-color circularly polarized laser fields

The generation of high-order harmonics and the attosecond pulse of the N₂ molecule in two-color circularly polarized laser fields are investigated by the strong-field Lewenstein model. We show that the plateau of spectra is dramatically extended and a continuous harmonic spectrum with the bandwidth of 113 eV is obtained. When a static field is added to the x direction, the quantum path control is realized and a supercontinuum spectrum can be obtained, which is beneficial to obtain a shorter attosecond pulse. The underlying physical mechanism is well explained by the time-frequency analysis and the semi-classical three-step model with a finite initial transverse velocity. By superposing several orders of harmonics in the combination of two-color circularly polarized laser fields and a static field, an isolated attosecond pulse with a duration of 30 as can be generated.     

利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射

孤立阿秒脉冲因可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注.本文从理论上开展了氦原子在3束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究.组合激光场由16 fs/1600 nm,15 fs/1100 nm和5.3 fs/800 nm的钛宝石脉冲构成.与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从230—690次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生.该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内.