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     

拉伸分子高次谐波产生的阿秒控制

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了高频阿秒脉冲对拉伸双原子分子模型与低频飞秒激光脉冲相互作用产生高次谐波谱的影响.研究表明,若阿秒脉冲在低频脉冲的第二个光学周期截止处注入时,只第二个平台截止位置IP 5.6UP(IP为电离势,UP为有质动力能)附近谐波的效率得到显著提高;若阿秒脉冲的包络峰值处于低频脉冲第三个光学周期T/4(为飞秒激光脉冲的光学周期)附近时,则谐波谱出现了明显的整体抬高现象.对此,本文根据拉伸分子谐波谱的四种产生机制及阿秒脉冲在飞秒激光不同相位注入时的电子电离曲线,对这些谐波谱的结构给出了合理解释.     

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     

非平行偏振双色场驱动产生脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲

提出一种直接得到脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲的新方法.利用波长为800 nm脉宽为5 fs的超短脉冲叠加上偏振方向与主脉冲成π/3,脉宽同样为5 fs的二次谐波脉冲驱动氦原子,可以得到宽度达到50 eV的超连续谱.当二次谐波的强度大于10¹⁴ W/cm²时,超连续谱的位置以及谱宽几乎不会随着二次谐波脉冲的强度的改变而改变.对85—125 eV的超连续谱进行滤波可以直接得到100 as左右的单个阿秒脉冲,这个性质对于实验上获得单个宽谱阿秒脉冲而言是非常有利的. 关键词： 阿秒脉冲 超连续谱     

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.     

类氢离子在强激光场中产生的阿秒脉冲

利用数值方法求解一维模型氢原子和类氢离子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了由它们产生的高次谐波谱构造的阿秒脉冲规律。研究结果表明,对于高电荷离子而言,由于高次谐波平台的显著展宽,使得构造的相应阿秒脉冲的宽度大幅度缩短,从而可以得到脉宽低于 阿秒的超短脉冲。     

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     

利用43飞秒的强激光脉冲实现单个阿秒脉冲输出的新机理

研究了多个光周期的长脉冲(43 fs)激光与氖原子相互作用产生的高次谐波的辐射特性. 通过计算机数值模拟，发现当激光场的强度超过饱和光强时，原子将会在几个光周期内被迅速电离，使得原子的高次谐波谱在截止区呈现出平滑的多平台结构. 同时，在高频波段离子产生的高次谐波的影响将变得十分显著. 通过选取合适的子平台进行频率叠加，在消除了离子的高次谐波的影响后，可以获得单个的阿秒软X射线脉冲. 关键词： 高次谐波 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     

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     

激光强度依赖的阈下谐波产生机制

利用广义伪谱方法精确数值求解了氢原子在强激光场中的三维含时薛定谔方程,获得了强激光中氢原子的含时波函数,利用时间依赖的偶极矩的傅里叶变换得到了高次谐波谱,研究了氢原子在强激光场中发射低于电离阈值的谐波谱对激光强度的依赖性.研究发现,激光强度在低于电离阈值的谐波产生的通道选择的过程中扮演着重要角色,主要有两种量子通道对阈下谐波的产生有贡献,即广义的短轨道和长轨道,其中长轨道对激光场强度比较敏感.结合小波时频变换、经典轨道分析、以及强度依赖的量子通道选择分析,本文阐明了其背后的物理机制.     

Helicity of harmonic generation and attosecond polarization with bichromatic circularly polarized laser fields

We theoretically investigate the high-order harmonic generation(HHG) of helium atom driven by bichromatic counterrotating circularly polarized laser fields. By changing the intensity ratio of the two driving laser fields, the spectral chirality of the HHG can be controlled. As the intensity ratio increases, the spectral chirality will change from positive-to negativevalue around a large intensity ratio of the two driving fields when the total laser intensity keeps unchanged. However, the sign of the spectral chirality can be changed from positive to negative around a small intensity ratio of the two driving fields when the total laser intensity changes. At this time, we can effectively control the helicity of the harmonic spectrum and the polarization of the resulting attosecond pulses by adjusting the intensity ratio of the two driving laser fields. As the intensity ratio and the total intensity of the driving laser fields increase, the relative intensity of either the left-circularly or right-circularly polarized harmonic can be enhanced. The attosecond pulses can evolve from being elliptical to near linear correspondingly.     

利用双色激光场下阈上电离谱鉴别H3^2+两种不同分子构型

我们最近证明,利用红外和深紫外双色激光场,SF6分子的结构信息可以通过其电离谱上的相干条纹获得[arXiv,1912.08499(2019)].在本文中,我们利用该方法考察了两种不同几何结构的分子离子H32+ 在激光场中的直接阈上电离(ATI)过程.通过与单色激光场中电离谱的比较发现,双色激光场的电离谱可以分辨分子的不同几何结构.由相干条件导出的公式可以很好地解释直接ATI动能谱和动量谱中的干涉条纹.此外,还发现通过改变分子核间距或改变激光强度可以改变电离谱的形状.由此可以推断,双色激光场诱导的ATI谱具有鉴别分子不同构型的能力,对复杂分子的几何结构成像具有一定的参考意义.     

High field physics and extreme nonlinear optics

Despite the fact that high order harmonic generation (HHG) aims at serving as a table-top light source for imaging applications with extremely high spatial resolution, a general lack of accurate conversion efficiency measurements exists in the field. Here, we present such a measurement for a HHG setup with a semi-infinite gas cell. By combining measurements with a calibrated photodiode sensitive in the extreme ultra-violet (XUV) and spatially resolved spectral measurements of HHG spectra, we are able to determine conversion efficiencies of the HHG process as well as brilliance values for individual harmonics. The method is explained in detail and applicable to any target geometry.     

Carrier-envelope phase measurement using plasmonic-field-enhanced high-order harmonic generation of H atom in few-cycle laser pulses

We investigate the plasmonic-field-enhanced high-order harmonic generation (HHG) of H atom driven by few-cycle laser pulses, by solving the time-dependent Schrödinger equation (TDSE). Compared with the homogeneous field, HHG spectra generated by inhomogeneous field exhibit two-plateau structure. We analyze the origin of the two plateaus by using the semiclassical trajectory method. Our results from both classical and TDSE simulations show that the cutoffs of the two plateaus are dramatically affected by the carrier-envelope phase (CEP) of laser pulse in the inhomogeneous field, even for a little longer pulse. Thus, we can determine the CEP of driving laser based on the cutoff position of HHG generated in the inhomogeneous field.     

双色场中高次谐波转化效率提高的数值研究

采用渐近边界条件和辛算法数值求解了双色激光场分别与模型Pschl-Teller势和模型He⁺相互作用的含时Schrdinger方程的无穷空间初值问题,计算了电离概率、电子平均位移、高次谐波与跃迁概率;数值结果显示,添加适当的倍频光的双色激光场使高次谐波转化效率极大提高,并给出定性与定量分析. 关键词： 辛算法 双色激光场 高次谐波 定量分析     

High-order harmonic generation and multi-photon ionization of Na2 in laser fields

In this paper high-order harmonic generation （HHG） spectra and the ionization probabilities of various charge states of small cluster Na2 in the multiphoton regimes are calculated by using time-dependent local density approximation （TDLDA） for one-colour （1064 nm） and two-colour （1064 nm and 532 nm） ultrashort （25 fs） laser pulses. HHG spectra of Na2 have not the large extent of plateaus due to pronounced collective effects of electron dynamics. In addition, the two-colour laser field can result in the breaking of the symmetry and generation of the even order harmonic such as the second order harmonic. The results of ionization probabilities show that a two-colour laser field can increase the ionization probability of higher charge state.     

Nano-antenna-assisted harmonic generation

We report on low-order harmonic generation utilising the plasmonic field enhancement in arrays of rod-type gold optical antennae. Furthermore, we examine their suitability to support high-order harmonic generation (HHG). The low-order harmonics are used as a tool to investigate the nonlinear properties of the antennae. Particular attention is paid to the thermal properties, which become significant at the peak intensities necessary for HHG. A theoretical model explains the experimental findings and enables future improvements. In experiments we observe up to the fifth harmonic order and measure a field enhancement sufficient to support high-order harmonic generation. Moreover, we find a damage threshold for the antennae.     

极化门控制下中红外激光场驱动He原子产生的单个阿秒脉冲

由中红外激光场(波长为2128nm)驱动He原子,在极化门的控制下,通过强场近似方法(SFA)研究了He原子发射高次谐波的特点.研究表明,在这种组合场驱动下He原子可产生截止位置很高的高次谐波,并且在接近截止位置的平台区展现了超连续的特点,对该超连续部分的高次谐波进行叠加,可得到宽度为44.5as的单个超短脉冲.为了了解该超短阿秒脉冲的产生机理,我们对高次谐波谱的发射过程进行了时频分析,分析表明由于极化门的存在,有效地抑制了极化门以外的阿秒脉冲的发射,从而获得单个阿秒脉冲.     

激光驱动晶体发射高次谐波的特性研究

通过数值模拟激光驱动下电子在周期性势阱中的动力学行为, 研究了晶体在激光场中发射高次谐波的特性. 研究发现在一定的激光波长和光强驱动下, 晶体发射的谐波谱会呈现出双平台结构, 经分析后得知第一个平台主要来自于最低导带与价带间的电流(电子-空穴对复合), 第二个平台主要来源于较高导带与价带间的电流(电子-空穴对复合), 且两个平台的截止位置处的能量都与激光场的振幅呈线性关系. 在少周期激光驱动下, 晶体谐波第二平台的截止位置与激光的载波相位呈单调变化, 由此我们提出可以利用晶体谐波第二平台的截止位置来确定少周期激光的载波相位. 进一步研究发现, 在啁啾激光驱动下, 晶体发射谐波谱的第二平台有较大变化, 第二平台的发射效率会随啁啾参数而改变, 能够通过改变啁啾激光场来提高晶体谐波第二平台的发射效率.