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     

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.     

利用正交偏振双色场产生孤立阿秒脉冲

利用强场近似理论开展了正交偏振双色场与氦原子相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲的理论研究。正交偏振双色场由少周期的4 fs钛宝石驱动脉冲激光和与它偏振方向垂直的8 fs倍频控制脉冲构成。研究发现,通过合理选择两束脉冲之间的相对相位,能够控制高次谐波发射过程中长、短电子轨道的选择。当相对相位调整为1.2π时,平台谐波主要来自短轨道电子的贡献,由于其运动时间短、波包扩散少,且没有与长轨道电子谐波产生干涉,沿驱动脉冲电场方向的高次谐波谱具有较高强度和较小调制幅度的超连续平台区,通过对第120次到第180次超连续谐波进行傅里叶变换,可产生脉宽为54 as的高强度孤立阿秒脉冲。所提方案对组合脉冲相对相位的选取要求并不严苛,在0.3π的变化范围内皆可获得脉宽较短的孤立阿秒脉冲,同时控制脉冲电场强度的变化对上述数值模拟结果的影响也很小。     

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.     

原子在两色组合激光场中产生的单个阿秒脉冲

利用分裂算符法求解含时薛定谔方程,对一维氦原子处于红外场（IR）与紫外场（UV）组合的两色激光场中产生的高次谐波进行研究,分析了由高次谐波产生的阿秒脉冲的特征. 发现在组合场中可以通过增加红外场的强度,来缩短阿秒脉冲的宽度,通过调节组合场中两束激光的时间延迟,提高一个电子轨道对谐波的贡献,而抑制另一个电子轨道的贡献,从而得到低于100 as的单个脉冲. 关键词： 强激光场 组合场 高次谐波 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     

采用组合脉冲驱动生成单一的X射线阿秒脉冲

采用组合激光脉冲(800 nm/9.4 fs 24 nm/1 fs)辐照联合两原子体系产生高次谐波,获得了单一的X-射线阿秒脉冲.我们发现,当固定钛宝石激光的峰值强度并改变高频谐波脉冲的峰值强度Ih时,存在一个优选的Ih范围,在该范围内相应的阿秒脉冲最优化,即强度达到最强,对此,本文从受激复合的角度给出了合理解释.     

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.     

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.     

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     

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.     

High-order harmonics extension and isolated attosecond pulse generation in three-color field: Controlling factors

In the present Letter, we theoretically discuss the optimum conditions for generating ultrashort attosecond pulse in three-color field with a model He exposed to the intense 5 fs, 800 nm fundamental field and the two weak control fields of 25 fs, 400 nm and 25 fs, 1600 nm. Through investigating the controlling factors in HHG spectra generation via manipulating the laser parameters of the three fields, we demonstrate that properly increasing the pulse intensity of 800 nm and 1600 nm fields at the same time with zero phase effects is an effective way to generate short attosecond pulses. Finally, an isolated pulse of 7 as is predicted by Fourier transforming an ultrabroad XUV continuum of 393 eV with phase compensation.     

The control of the electron quantum paths for the generation of isolated attosecond pulse using a three-color laser scheme

We theoretically propose a three-color laser scheme to enhance the high-order harmonic intensity and generate an isolated attosecond pulse. By adding a 3 fs, 1600 nm laser pulse to a synthesized two-color laser field (5 fs, 800 nm and 10 fs, 1200 nm), the harmonic intensity is effectively enhanced and an isolated attosecond pulse with duration 41 as is generated. In this scheme, the short trajectory is suppressed, the selection of the long quantum path can be achieved. We also investigate emission time of harmonics in terms of the time-frequency analysis and the semi-classical three-step model to illustrate the physical mechanism of high-order harmonic generation.     

High-order harmonics generation by few-cycle and multi-cycle femtosecond laser pulses

This paper investigates experimentally high-order harmonic generation(HHG) of neon gas with 5-fs and 25-fs driving laser pulses.It has been demonstrated that the cutoff energy of the harmonic extreme ultraviolet photons is extended to 131 eV and the HHG spectrum near the cutoff region becomes continuum as the driving laser pulse duration is 5 fs;whereas much lower cutoff photon energy and discrete harmonic spectrum near the cutoff region are presented as the laser pulse duration is 25 fs.The results can be explained by the fact that neutral atoms can be exposed to more intense laser field before they are depleted by ionization because of the extremely short rising time of the few-cycle pulse.The 5-fs driving laser pulse paves the way of generation of coherent x-ray in the water window and single attosecond pulse.     

Extending the High-Order Harmonics Plateau and Isolated Attosecond Pulse Generation in an Intense Three-Color Laser Field

We propose a method to extend the high-order harmonics plateau and generate an isolated sub-10-as pulse by adding a weak control pulse (10 fs, 1600 nm) to modify a two-color laser field (5 fs, 800 nm; 10 fs, 400 nm). The numerical results show that the plateau is extended obviously in the three-color laser field regime. Additionally, the ionization rate and classical returning kinetic-energy maps are calculated to better understand the physical origin of the high-order harmonics generation (HHG). By means of the ionization probability and the time-frequency distributions, more features of the HHG are revealed. Furthermore, our simulations show that the width of the plateau and the relative conversion efficiency of the harmonic spectra are highly dependent on the relative phase. Finally, by adjusting the relative phase and superposing a properly selected range of the HHG spectrum, an isolated attosecond pulse with a duration of 7 as is obtained.     

基于固体薄片超连续飞秒光源驱动的高次谐波产生实验

本文报道了采用基于熔石英薄片超连续的少周期飞秒光源驱动高次谐波产生的实验研究.实验中通过将重复频率1kHz的飞秒钛宝石激光放大器所输出的能量0.8mJ、脉宽30fs的脉冲聚焦到7片0.1mm厚的熔融石英片中,得到了覆盖带宽大于倍频程的展宽光谱.利用啁啾镜补偿色散后,经瞬态光栅频率分辨光学开关法测得脉宽为6.3fs,对应约2.3个光学周期.利用压缩后的激光脉冲聚焦作用于惰性气体,并通过调节尖劈插入量改变脉宽,分别测得了分立以及连续的高次谐波截止区信号,结果与6.3fs的脉冲宽度相符合.     

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     

60 fs长脉宽双色场作用下孤立阿秒脉冲的产生

通过数值求解一维含时Schrödinger方程,研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子相互作用产生的高次谐波和阿秒(as)脉冲.这里的双色激光脉冲由一束基频钛宝石主脉冲与另一束红外附加脉冲构成.研究发现,当合成脉冲的脉宽选为12 fs时, 选取合适的附加脉冲波长,合成电场的振幅在始末端时间段能被大幅抑制, 仅中间部分的电场对谐波谱平台区和截止位置起主要贡献. 通过分析合成脉冲电场始末端时间段抑制的机理,进一步扩展了合成脉冲脉宽到60 as, 并得到160 as的孤立短脉冲.这是迄今为止在孤立阿秒脉冲产生研究中所采用的最长脉宽. 该方案中的合成脉冲等效于单一5 fs短脉冲的作用, 却克服了5 fs脉冲低输出能量导致的阿秒脉冲能量低的困难.     

Generation of an isolated sub-30 attosecond pulse in a two-color laser field and a static electric field

We theoretically investigate high-order harmonic generation(HHG) from a helium ion model in a two-color laser field,which is synthesized by a fundamental pulse and its second harmonic pulse.It is shown that a supercontinuum spectrum can be generated in the two-color field.However,the spectral intensity is very low,limiting the application of the generated attosecond(as) pulse.By adding a static electric field to the synthesized two-color field,not only is the ionization yield of electrons contributing to the harmonic emission remarkably increased,but also the quantum paths of the HHG can be significantly modulated.As a result,the extension and enhancement of the supercontinuum spectrum are achieved,producing an intense isolated 26-as pulse with a bandwidth of about 170.5 eV.In particular,we also analyse the influence of the laser parameters on the ultrabroad supercontinuum spectrum and isolated sub-30-as pulse generation.     

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.