双色激光脉冲辐照下38 as孤立短脉冲的产生

通过数值求解一维含时薛定谔方程, 本文研究了具有特定波长的双色激光脉冲与氦原子相互作用产生的高次谐波和阿秒脉冲, 这里双色激光脉冲由5 fs较低强度基频钛宝石主脉冲与另一束较高强度的1330 nm 红外附加脉冲构成. 研究发现, 若两束脉冲之间的相对相位选择合适, 可以获得宽带连续辐射的高次谐波谱, 叠加该连续辐射谱可获得脉宽为38 as的孤立短脉冲. 进一步研究发现, 不同于以往孤立阿秒脉冲研究中选出长、短量子路径之一作为辐射源, 这里单阿秒脉冲来源于长、短两个量子路径的贡献, 只是这两个量子路径在很宽的谐波次数变化范围内辐射时刻比较集中. 关键词： 双色激光脉冲 阿秒脉冲 量子路径     

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     

三色激光控制量子路径生成短于30阿秒的孤立脉冲

采用多周期的800 nm钛宝石激光组合1600 nm中红外脉 冲辐照氦离子产生高次谐波发射功率谱. 相对于单色场情形, 谐波谱出现明显的双平台结构, 且在第二平台区出现了光滑的连续辐射谱, 其转化效率相对于第一平台低了约两个数量级. 通过附加脉宽为1 fs的27次谐波脉冲到双色激光场的特定时域, 可以控制电子电离在半个光学周期内迅速提升, 获得了由单一短量子路径贡献的连续辐射谱, 使得第二平台区谐波的转化效率相对于组合场情形增强4个数量级, 且连续谱的频谱范围从第二平台区扩展到第一平台区, 叠加该连续谱190次到285次谐波生成了脉宽为29 as的强、短孤立脉冲.     

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.     

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.     

组合脉冲的相对相位对谐波谱截止位置的影响

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了组合脉冲与氢原子模型相互作用的高次谐波谱,组合脉冲由基频钛宝石激光和它的二次谐波构成. 研究发现,当两束脉冲之间的相对相位取值不同时,谐波谱的截止位置呈现较大差异. 对此,采用半经典的“三步”模型给出了合理的分析. 本文的数值结果表明,尽管双色谐波谱的结构复杂,截止频率不能用一个简单的公式表示,但通过“三步”模型计算同样能准确预言出截止频率.     

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     

多周期双色场方案下附加脉冲频率对阿秒脉冲产生的影响

通过数值求解一维含时薛定谔方程,研究了多周期双色场与氢原子相互作用过程中不同波段的附加脉冲波长对体系高次谐波及阿秒脉冲产生的影响.研究发现,当双色场的附加脉冲波长处于红外波段1600 nm时,比起处于可见光波段的533 nm附加脉冲,谐波谱截止位置得到大幅延展,相应地拓宽了超连续带宽,小波变换后获得了78 as的孤立短脉冲.由合成电场的光学振荡频率解释了附加脉冲波段对谐波谱的影响,同时该结论有利于在获得孤立阿秒脉冲的研究中选择合适的附加脉冲频率.     

双色场驱动不对称分子气体产生平台区超连续光谱

研究了双色场驱动下不对称分子气体产生的高次谐波. 通过计算机数值模拟,发现当波长为800 nm,脉宽为10 fs的基频场和波长为1200 nm的控制场组成的多光周期双色场作用于不对称分子时,不对称分子的高次谐波在平台区的末端呈现出超连续结构. 超连续谱谱宽达80 eV,可以支持傅里叶极限脉宽为50 as的脉冲输出. 传播后,超连续谱变得更平滑,而且,直接选取超连续谱上的一段,可以得到脉宽约为90 as的单个脉冲输出. 关键词： 超连续谱 阿秒脉冲     

Single quantum path control by a fundamental chirped pulse combined with a subharmonic control pulse

In this paper, we study the issue of single quantum path control and its role in attosecond pulse generation. By carrying out the time-dependent Schrödinger equation analysis for the harmonic emission from a single He atom irradiated by the two-color laser field, consisting of a short 800 fundamental chirped pulse and a subharmonic 800–2400 nm control pulse, we find that the most favorable condition for attosecond generation is at the fundamental chirp parameter β = 4.55 together with the zero-phase 2000 nm control pulse, in which the single quantum path (short quantum path) is selected to contribute to the harmonic spectrum exhibiting an ultrabroad supercontinuum of a 337 eV bandwidth. Finally, an isolated attosecond pulse as short as 39 as is thus generated directly.     

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.     

双色光场驱动产生单个阿秒脉冲过程中的宏观效应

通过数值模拟三维传播方程研究了双色场产生高次谐波过程中宏观效应的影响,重点分析了阿秒脉冲的时域形状.在6 fs/800 nm和21.3 fs/400 nm组成的双色场中,通过调节双色场间的相对延时,双色场各焦点相对于气体盒子入口的间距和双色场束腰半径和气体压强等参数,可以在平台区得到超宽带连续谱.对该连续谱中420—540 eV的谐波直接进行滤波后可以得到时间同步性很好的单个阿秒脉冲.这种性质对实验上通过双色场方案产生超短的阿秒脉冲非常有利. 关键词： 传播效应 阿秒脉冲 时间同步性     

任意夹角的双色偏振激光作用下孤立阿秒脉冲的产生

本文选取脉宽为12 fs波长为2000 nm和800 nm的两束线性偏振激光, 适当调节两束激光的偏振方向的夹角θ, 发现当θ=π/2时, 高次谐波谱的第二级平台出现了“漏斗形”凹槽.当θ为π/6时, 得到了290 eV的超宽连续谱的高次谐波发射, 利用小波变换合理的解释了高次谐波形状及截止位置. 在该段连续谱上任意截取70 eV宽度的频率, 都可以得到脉宽约为60 as的孤立阿秒脉冲. 适当减小截取范围可以得到线性偏振的脉宽94 as的孤立阿秒脉冲. 这为实验中产生能灵活调节的孤立阿秒脉冲提供了一种方案.     

Generation of an extreme ultraviolet supercontinuum in a two-color laser field

We theoretically investigate the high-order harmonic generation in a helium atom with a two-color optical field synthesized by an intense 6 fs pulse at 800 nm and a relatively weak 21.3 fs pulse at 400 nm. When the frequency-doubled pulse is properly time shifted with respect to the fundamental pulse, an ultrabroad extreme ultraviolet supercontinuum spectrum with a 148 eV spectral width can be generated which directly creates an isolated 65 as pulse even without phase compensation. We explain this extraordinary phenomenon by analyzing maximum electron kinetic energies at different return times.     

Enhancement and broadening of extreme-ultraviolet supercontinuum in a relative phase controlled two-color laser field

We experimentally demonstrate the generation of an extreme-ultraviolet (XUV) supercontinuum in argon with a two-color laser field consisting of an intense 7 fs pulse at 800 nm and a relatively weak 37 fs pulse at 400 nm. By controlling the relative time delay between the two laser pulses, we observe enhanced high-order harmonic generation as well as spectral broadening of the supercontinuum. A method to produce isolated attosecond pulses with variable width and intensity is proposed.