利用太赫兹场调制获得载波相位稳定的宽带阿秒脉冲

本刊讯当高强度激光场作用于原子或者分子体系的时候，体系会辐射出频率为激光场频率数倍的高次谐波。高次谐波具有非常丰富的物理特性，其光谱覆盖了从红外到极紫外甚至软X射线的区域，在产生阿秒脉冲方面的应用而得到广泛的关注。由于对称性的关系，阿秒脉冲每半个光周期辐射一次，并且相邻阿秒脉冲载波包络相位有丌的跳变。除此之外，由于高次谐波长短轨道干涉的关系，     

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     

阿秒脉冲测量的研究进展

对于发生在原子范围内的电子动力学过程的观测需要阿秒量级的时间分辨率.理论和实验研究都已证明,用周期量级超短脉冲直接泵浦的高次谐波过程可以产生阿秒脉冲序列甚至单个的阿秒脉冲,将阿秒脉冲用于测量超快动力学过程之前先要对阿秒脉冲本身性质做出描述,传统的自相关方法和互相关方法不能直接推广到阿秒量级超短脉冲的测量.文章详细介绍了近几年发展起来的阿秒脉冲测量方法,分析了它们的分辨极限和局限性.     

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.     

载波-包络相位稳定的周期量级近红外超短脉冲激光系统

利用光参量放大过程输出的闲置光载波-包络相位(CEP)被动稳定的特点,搭建了三级光参量放大(OPA)系统,获得了CEP稳定的近红外高能量超短激光脉冲(1.4 mJ/40 fs/1 kHz @ 1.8 μm),其CEP抖动为516 mrad(rms).经空心光纤展宽光谱和块体材料补偿色散,激光脉宽最终可被压缩至小于两个光学周期(<12 fs),脉冲能量达到0.54 mJ.该系统为单个阿秒脉冲的产生和其他高次谐波实验提供了优质的光源. 关键词： 光参量放大 周期量级近红外激光脉冲 载波-包络相位稳定     

采用双脉冲驱动产生高次谐波阿秒脉冲

提出了采用双脉冲机理来产生阿秒脉冲的方法.研究发现采用双脉冲不仅可以产生单个的阿秒脉冲，从而突破目前产生阿秒脉冲的驱动源（几个飞秒的超短激光脉冲）的能量限制，而且在相同的峰值强度下，双脉冲能够产生强度更高的阿秒脉冲. 关键词： 阿秒脉冲 双脉冲机理 高次谐波     

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。     

脉冲半导体激光器时基脉冲的实验对比测量

以脉冲半导体激光器为例，对3种测量激光脉冲时基抖动技术进行了对比实验。这3种测量技术分别是：基于宽带取样示波器的时基抖动测量技术;基于相位比较检相器的相位噪声测量技术和基于频谱仪的谐波频谱分析技术。对比研究发现：基于宽带取样示波器的时基抖动测量技术适用于脉冲宽带及脉冲抖动较大的光脉冲；基于频谱仪的谐波频谱分析技术适用于低重复频率光脉冲的抖动测量；基于相位比较检相器的相位噪声技术测量精度高、动态范围大、结果可靠，对于高重复频率的超短光脉冲，建议选用相位噪声测量技术测量激光脉冲的时基抖动。     

基于半解析自洽理论研究相对论激光脉冲驱动下阿秒X射线源的产生

发展了一种描述相对论激光脉冲与稠密等离子体相互作用产生阿秒X射线源的半解析自洽理论.该理论模型不仅可以获得等离子体界面的振荡轨迹、振荡面电场和磁场等物理参数,而且能够精确计算出激光脉冲驱动下阿秒X射线源的频谱,结果与粒子模拟程序一致.理论计算结果表明阿秒X射线源的辐射特性与等离子体界面随时演化过程相关,在周期量级激光场驱动下等离子体界面振荡振幅呈现中心不对称,通过改变激光场的载波包络相位实现对等离子体界面振荡的控制,获得准单阿秒X射线源.     

超相对论激光和稠密等离子体作用产生阿秒脉冲的优化

利用一维粒子模拟程序研究了超相对论激光脉冲与稠密等离子体相互作用得到的阿秒脉冲.从超相对论近似的角度分析了电子运动行为和高次谐波的产生,发现当等离子体密度一定时,随着无量纲相似参数S的减小,阿秒脉冲的转换效率呈先增大后减小的趋势,因此选择适当的光强就可以得到转换效率较高的阿秒脉冲.当S一定时,随着等离子体密度的增加,阿秒脉冲转换效率有增大的趋势.这说明用适当的光强照射更稠密度的等离子体靶面,可以产生更强的阿秒脉冲.     

Controlling the contributions to high-order harmonic generation from different nuclei of N_2 with an orthogonally polarized two-color laser field

The generation of high-order harmonic and the attosecond pulse of the N2 molecule with an orthogonally polarized two-color laser field are investigated by the strong-field Lewenstein model.We show that the control of contributions to high-order harmonic generation(HHG) from different nuclei is realized by properly selecting the relative phase.When the relative phase is chosen to be φ= 0.4π,the contribution to HHG from one nucleus is much more than that from another.Interference between two nuclei can be suppressed greatly; a supercontinuum spectrum of HHG appears from 40 e V to125 e V.The underlying physical mechanism is well explained by the time–frequency analysis and the semi-classical threestep model with a finite initial transverse velocity.By superposing several orders of harmonics,an isolated attosecond pulse with a duration of 80 as can be generated.     

Use of photoelectron laser phase determination method for attosecond measurements with quantum-mechanical calculations

This paper calculates quantum-mechanically the photoelectron energy spectra excited by attosecond x-rays in the presence of a few-cycle laser. A photoelectron laser phase determination method is used for precise measurements of the pulse natural properties of x-ray intensity and the instantaneous frequency profiles. As a direct procedure without any previous pulse profile assumptions and time-resolved measurements as well as data fitting analysis, this method can be used to improve the time resolutions of attosecond timing and measurements with metrological precision. The measurement range is half of a laser optical cycle.     

周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析，从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论. 计算显示，在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0.01的情况下，用包含1.5个光周期的激光脉冲，可获得0.2as(半高全宽)的散射脉冲输出. 还对光场载波包络初相φ_ce和电子进入光场的初相φ_in对散射脉冲的影响作了分析讨论，结果表明，在适当的φ_ce和φ_in条件下，能实现单个阿秒脉冲输出，并可对脉冲宽度和频率进行调谐. 关键词： 线性Thomson散射 周期量级激光脉冲 载波包络初相 阿秒脉冲     

Attosecond angle-resolved photoelectron spectroscopy

We report experiments on the characterization of a train of attosecond pulses obtained by high-harmonic generation, using mixed-color (XUV+IR) atomic two-photon ionization and electron detection on a velocity map imaging detector. We demonstrate that the relative phase of the harmonics is encoded both in the photoelectron yield and the angular distribution as a function of XUV-IR time delay, thus making the technique suitable for the detection of single attosecond pulses. The timing of the attosecond pulse with respect to the field oscillation of the driving laser critically depends on the target gas used to generate the harmonics.     

Generation of a single attosecond pulse from an overdense plasma surface driven by a laser pulse with time-dependent polarization

The influence of time-dependent polarization on attosecond pulse generation from an overdense plasma surface driven by laser pulse is discussed analytically and numerically.The results show that the frequency of controlling pulse controls the number and interval of the generated attosecond pulse,that the generation moment of the attosecond pulse is dominated by the phase difference between the controlling and driving pulses,and that the amplitude of the controlling pulse affects the intensity of the attosecond pulse.Using the method of time-dependent polarization,a "single" ultra-strong attosecond pulse with duration τ≈ 8.6 as and intensity I ≈ 3.08 × 10 20 W·cm-2 can be generated.     

用变换方程测量窄带阿秒超紫外线XUV脉冲的强度时间结构

阿秒超紫外线(extreme ultra-violet, XUV)与飞秒超短激光脉冲共同激发惰性气体原子产生光电子，其终态能量与光电子产生时刻即激光相位有关. 介绍光电子的激光相位确定法，并利用光电子能谱本身(其比例谱)，计算出待测窄带XUV脉冲的强度时间结构. 研究表明，在与激光线性极化方向成0°或180°方向测量得到的光电子能谱动态范围大，容易解谱. XUV脉冲的时间宽度的测量范围为半个激光振荡周期，时间分辨率主要取决于测量系统的时间晃动和控制精度. 关键词： 光电子能谱 相位确定法 变换方程 脉冲强度时间结构