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。     

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.     

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.     

采用较长脉宽双色场获得孤立阿秒脉冲

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子模型相互作用产生的谐波辐射谱.研究发现,当采用12个光学周期的特定组合脉冲时,孤立阿秒脉冲可以实现.这里特定组合脉冲由两束类似频率脉冲(ω,ω+δω)构成,附加脉冲的作用恰是调整基频光电场的形状.不同于入射基频光,整形后的基频光在时间始末端电场振幅被抑制,只有中间部分电场对谐波谱有贡献,它的作用等同于单一6飞秒超短脉冲的效果.从而扩展获得孤立阿秒脉冲所需脉宽从6飞秒到12飞秒.     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H+2的高次谐波发射和孤立阿秒(1 as=10-18s)脉冲的产生.研究发现,无论在圆偏振激光场的x或y方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱.通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道.适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲.     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H2+的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生。研究发现,无论在圆偏振激光场的 或 方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱。通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道。适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲。     

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.     

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     

利用两束同色圆偏振激光场产生水窗区间阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束同色圆偏激光场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当适当调节两束激光场的波长,相位以及时间延迟时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波的强度也有较大的增强,形成了一个500 e V的超长平台区.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽为35 as左右的水窗区间阿秒脉冲.     

利用两束同色圆偏振激光场产生水窗区间阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束同色圆偏激光场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当适当调节两束激光场的波长,相位以及时间延迟时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波的强度也有较大的增强,形成了一个500eV的超长平台区.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽为35as左右的水窗区间阿秒脉冲.     

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.     

Isolated attosecond pulse generation with few-cycle two-color counter-rotating circularly polarized laser pulses

Most of the schemes for generating isolated attosecond pulses(IAP) are sensitive to the carrier-envelope phase(CEP)of the driving lasers. We propose a scheme for generating IAP using two-color counter-rotating circularly polarized(TCCRCP) laser pulses. The results demonstrate that the dependence of the IAP generation on CEP stability is largely reduced in this scheme. IAP can be generated at most of CEPs. Therefore, the experiment requirements become lower.     

双色线偏振激光场驱动H2+分子产生椭圆偏振阿秒脉冲

理论研究了双色线偏振激光场驱动H2+分子产生椭圆偏振谐波及阿秒脉冲的特点。计算结果表明：随着不同偏振角的引入,谐波光谱呈现不规则的椭圆率。但是,随着空间非均匀效应的引入,不仅谐波谱的椭圆率可以稳定在ɛ = 0.1和ɛ = 0.3之间,而且谐波发射的截止能量明显增强。形成4个具有较小干涉结构带宽在406 eV,299 eV,381 eV和582 eV的超长平台区。最后,通过傅里叶变换,可获得5个脉宽及椭圆率为24 as (ε = 0.1),22 as (ε = 0.3),24 as (ε = 0.3),19 as (ε = 0.3),19 as (ε = 0.3)的阿秒X射线脉冲。     

双色线偏振激光场驱动H_2~+分子产生椭圆偏振阿秒脉冲

理论研究了双色线偏振激光场驱动H_2~+分子产生椭圆偏振谐波及阿秒脉冲的特点.计算结果表明:随着不同偏振角的引入,谐波光谱呈现不规则的椭圆率.但是,随着空间非均匀效应的引入,不仅谐波谱的椭圆率可以稳定在ε=0.1和ε=0.3之间,而且谐波发射的截止能量明显增强.形成4个具有较小干涉结构带宽在406 e V,299 e V,381 e V和582 e V的超长平台区.最后,通过傅里叶变换,可获得5个脉宽及椭圆率为24 as(ε=0.1),22 as(ε=0.3),24 as(ε=0.3),19 as(ε=0.3),19 as(ε=0.3)的阿秒X射线脉冲.     

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.     

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.