三色圆偏振激光组合脉冲驱动氦原子产生椭圆偏振的阿秒脉冲

我们提出利用频率为ω,3ω和强度较弱的2ω组成的三色圆偏振激光组合脉冲驱动氦原子能够得到椭偏率较大的阿秒脉冲链的一种方法 .通过强场近似方法,计算了氦原子在两色和三色圆偏振激光组合脉冲驱动下发射高次谐波谱及其合成阿秒脉冲链,比较了氦原子(初态为s态)在这两种情况下发射高次谐波谱的特点及其合成阿秒脉冲链椭偏率的大小,结果发现,在反旋的两色ω,3ω激光脉冲基础上加入了频率为2ω的第三色激光脉冲联合作用到氦原子上,所得到的阿秒脉冲链的椭偏率相对于双圆场情况下有所增加,通过调整ω,3ω激光的强度比,并且选择适当的第三色激光的强度,对初态为s态的原子,仍能够得到具有较大椭偏率的阿秒脉冲链.     

利用两束同色激光场和半周期脉冲驱动原子产生单个阿秒脉冲

利用分裂算符方法数值求解一维氦原子的含时薛定谔方程,研究了氦原子在两束同色激光场与半周期脉冲(Hcps)形成的组合场驱动下所发射高次谐波的特点.研究结果表明,氦原子在这种组合场驱动下,高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,其截止位置可延伸到I_P+9.6U_P,通过构造截止位置附近的高次谐波谱能够得到脉宽为63 as的单个阿秒脉冲.经过分析后发现,半周期脉冲的加入不仅使高次谐波谱平台能够得到扩展,同时还抑制了电子长路径对高次谐波的贡献. 关键词： 两束同色激光场 半周期脉冲 高次谐波 阿秒脉冲     

利用两色红外组合场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲

利用数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,对一维氦原子处于两色红外组合场中产生的高次谐波进行了研究,研究发现,在组合场驱动下,谐波谱的截止位置可以拓展到 ,从而得到脉宽较短的多个阿秒脉冲,通过改变两束激光的相位延迟,最终得到了33.8as的单个脉冲。进一步利用小波变换分析了阿秒脉冲的发射特征,发现单个阿秒脉冲实现是对电子长路径抑制的结果.     

利用两色红外组合场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲

利用数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,对一维氦原子处于两色红外组合场中产生的高次谐波进行了研究,研究发现,在组合场驱动下,谐波谱的截止位置可以拓展到Ip+5.7Up,从而得到脉宽较短的多个阿秒脉冲,通过改变两束激光的相位延迟,最终得到了33.8as的单个脉冲.进一步利用小波变换分析了阿秒脉冲的发射特征,发现单个阿秒脉冲实现是对电子长路径抑制的结果.     

两束同色激光场和中红外场驱动氦原子在等离激元中产生的单个阿秒脉冲

通过数值求解一维氦原子由两束同色激光场和中红外形成组合场中的含时薛定谔方程,研究了氦原子在纳米等离激元中发射高次谐波的性质以及合成阿秒脉冲的特点.研究表明,在等离激元中氦原子在组合场驱动下发射的高次谐波相对于均匀场情况下截止位置会得到明显扩展,但等离激元对处在连续态电子的吸收效应会对高次谐波截止位置影响较大,通过改变激元的相对位置能明显提高其中一个轨道对谐波的贡献,抑制另一些电子轨道的贡献.经典分析表明,两个电子轨道发生并合,从而实现单个阿秒脉冲的输出.与原子在均匀场驱动的情况相比,阿秒脉冲的宽度明显缩短,最短可实现28 as的单个脉冲输出.     

利用两色组合激光场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲

对由波长为1600 nm和800 nm两色激光形成组合场驱动氦原子产生的高次谐波进行了研究,通过改变组合场中主要发射高次谐波期间电场的上升沿和下降沿随时间不同的变化率,使电子长路经和短路径发射谐波的特性发生变化,将由此产生的高次谐波进行叠加时可以得到更短的阿秒脉冲,再调节两束激光场的延迟时间,能够有效地实现抑制电子短路径的贡献,从而得到脉宽为33.7 as的单个阿秒脉冲.     

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.     

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     

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.     

利用脉宽10 fs偏振控制脉冲获得孤立阿秒脉冲

利用强场近似理论开展了具有较长脉宽的偏振控制脉冲与氦原子相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲发射的理论研究.研究发现,当具有10 fs脉冲宽度的偏振控制脉冲被用作驱动脉冲时,只要恰当地调整两束反向旋转圆偏振脉冲峰值之间的时间延迟和强度比,即使不附加二次谐波脉冲,仍然可以得到效率较高且规则分布的高次谐波平台结构,傅里叶变换后得到了175 as的孤立短脉冲.该方案一方面通过调整两束脉冲峰值之间时间延迟突破了传统偏振控制方案中要求偏振门宽度为半个光学周期的限制,另一方面通过调整两束脉冲峰值之间的强度比避免了偏振门前端多个光学周期电场引起气体介质电离不利于谐波相位匹配的弊端.     

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.     

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.     

Generation of Near-Circularly Polarized Attosecond Pulse with Tunable Helicity by Unidirectionally Rotating Laser Field

A method to produce circularly polarized attosecond pulses with tunable helicity from CO molecule by using an unidirectionally rotating laser field is proposed. It is found that broadband harmonic supercontinuum with circular polarization can be generated from the oriented CO molecule. This enables the production sub-100 attosecond isolated pulse with the ellipticity as high as 0.9 at the macroscopic level. Moreover, the helicity of the generated high-order harmonics and the attosecond pulse can be tuned by adjusting the orientation of the CO molecule. This method will be beneficial for the studies on chiral-specific dynamics and magnetic circular dichroism on an attosecond time scale.     

线偏振激光场中分子高次谐波椭偏率的调控

高次谐波椭偏率的调控为人们研究磁性材料和手性介质中的超快动力学过程提供了有效途径.本文理论研究了线偏振激光脉冲驱动下,H₂~+和H₃²⁺分子高次谐波的偏振特性及阿秒脉冲产生.结果表明当取向角为0~o时,H₂~+分子谐波的椭偏率几乎为0,而H₃²⁺分子谐波具有较大椭偏率,这是由于分子轨道对称性决定的.通过改变取向角的大小,可以调控高次谐波强度以及谐波椭偏率大小,为产生椭偏XUV脉冲提供了手段.同时,发现椭偏率较大的谐波阶次对应的谐波强度较小,分析表明分子的双中心干涉效应对椭偏率有很大的影响.对于H₂~+和H₃²⁺分子,分别合成了椭偏率为0.75和0.55的椭圆偏振阿秒脉冲.这种大椭偏XUV脉冲的产生为高次谐波在材料与生物科学领域提供了重要应用.     

影响单电子非线性汤姆孙散射因素的研究

应用电子汤姆孙散射的经典理论，通过理论分析和计算机模拟，研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质.计算表明，在这种情况下，电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现.讨论了不同激光场参数（包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态）、不同电子初始状态（初始速度和位置）对辐射脉冲的时间和空间特性的影响.通常在相对论光强条件下，激光强度越大，电子辐射越强，脉宽越窄，中心频率越大，并且方向性越好；电子在线偏振激光中产生的辐射效率，比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高；无论入射光是线偏振光，还是圆偏振光,辐射场呈现较复杂的偏振态, 并且它与辐射方向有关.当电子具有一定的初始能量时，通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大.不管电子的初始能量以及运动方向如何，做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域.     

Multiphoton ionization of the hydrogen atom exposed to circularly or linearly polarized laser pulses

This paper studies the multiphoton ionization of the hydrogen atom exposed to the linearly or circularly polarized laser pulses by solving the time-dependent Schr?dinger equation. It finds that the ratio of the ionization probabilities by linearly and circularly polarized laser pulses varies with the numbers of absorbing photons. With the same laser intensity, the circularly polarized laser pulse favors to ionize the atom with more ease than the linearly polarized laser pulse if only two or three photons are necessary to be absorbed. For the higher order multiphoton ionization, the linearly polarized laser pulse has the advantage over circularly polarized laser pulse to ionize the atom.     

紧聚焦激光束作用于电子实现单个阿秒脉冲输出

研究了电子在聚焦的圆偏振高斯激光束中的非线性汤姆孙散射过程，在此基础上提出了实现单个阿秒脉冲输出的新机理.通过计算机模拟，发现利用紧聚焦的激光脉冲可以有效地增大辐射脉冲链的最高峰和次高峰的峰值强度比即信噪比，从而将阿秒脉冲链变为单个阿秒脉冲输出.紧聚焦情形下，随着驱动激光强度的增大，辐射信号的脉宽变短，信噪比变大；同时当减小激光束腰半径时，辐射信号信噪比也能得到有效改善.研究还发现，利用几个光周期的极短激光脉冲与电子的相互作用也能实现单个阿秒脉冲输出. 关键词： 阿秒脉冲 紧聚焦 信噪比     

Double ionization of helium interacting with elliptically polarized laser pulse by classical ensemble simulations

This paper uses the classical ensemble method to study the double ionization of a 2-dimensional (2D) model helium atom interacting with an elliptically polarized laser pulse. The classical ensemble calculation demonstrates that the ratio of double to single ionization decreases with the increasing ellipticity of the driving field. The classical scenario shows that there are hardly any e--e recollisions with the circularly polarized laser pulse. The double ionization probability is studied for linearly and circularly polarized laser pulses. The classical numerical results are consistent with the semiclassical rescattering mechanism and in agreement with the experimental results and the quantum calculations qualitatively.     

Spatial, temporal and spectral emission characteristics from electron oscillation driven by an intense circularly polarized few-cycle laser pulse

The spatial, temporal and spectral emission characteristics of radiation generated from electron oscillations driven by an intense circularly polarized few-cycle laser pulse have been investigated theoretically and numerically using a single electron model. For a femtosecond driving laser pulse with duration of one optical cycle, the maximal radiation emitted by the electron comprises only one electromagnetic pulse having durations much shorter than the optical cycle and belonging to the attosecond range. It is discovered that the influence of the initial phase on the process of full spatial characteristics of the radiation is apparent for intense few-cycle laser pulse. The characteristics can be used to measure the initial phase of intense circularly polarized few-cycle laser pulse in experiments.     

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.