不均匀场中氢分子离子高次谐波产生的理论研究

在非Born-Oppenheimer近似下,通过求解含时薛定谔方程的方法,对氢分子离子在不均匀场中高次谐波的产生进行了理论研究.计算结果显示,同均匀场相比,电离的电子在不均匀场中加速会获得更多的能量,从而更有利于得到宽频谱.此外,通过优化不均匀场中的空间不均匀度,长量子路径被明显的抑制,最终通过叠加110阶到150阶谐波,获得一个60as的孤立阿秒脉冲.同时,通过库仑势和激光场的相互作用势以及时频分布图解释了其中的物理机制.     

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.     

非均匀激光场中氢分子离子高次谐波的增强

通过数值求解非波恩-奥本海默近似下的一维含时薛定谔方程,研究了蝴蝶结型纳米结构基元中氢分子离子高次谐波的产生.研究表明,在蝴蝶结型纳米结构基元内部产生的非均匀场的空间位置对高次谐波的发射有较大影响.当非均匀场的空间位置从30 a.u.平移到-30 a.u.时,高次谐波的截止位置被延展且形成光滑的超连续的谐波谱,并应用时频分析方法、经典三步模型以及电离概率等解释了高次谐波发射的物理机理.研究了高次谐波谱对非均匀场空间位置的依赖性与载波包络值的关系,发现随着载波包络值的变化,非均匀场在不同空间位置处的高次谐波谱变化趋势相同.     

利用三束中红外空间非均匀激光场产生超长平台区

数值研究了氦离子在三束中红外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, 通过适当调节三束激光场的延迟时间和相位角, 不仅谐波发射的截止能量得到了延伸, 而且单一的量子路径也被选择出来对谐波发射起作用, 随后通过适当的引入空间非均匀参数,谐波截止能量得到了进一步扩展,形成了一个超长的1773eV的平台区. 并且我们发现当选择氦离子的基态和第一激发态为叠加初始态时,谐波的强度被增强了4-6个数量级. 最后, 通过叠加谐波谱上的谐波, 可获得一系列脉宽为32as左右的阿秒X射线光源. 并且这些光源的强度比氦离子基态作为初始态时增强了4-6个数量级.     

利用三束中红外空间非均匀激光场产生超长平台区

数值研究了氦离子在三束中红外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, 通过适当调节三束激光场的延迟时间和相位角, 不仅谐波发射的截止能量得到了延伸, 而且单一的量子路径也被选择出来对谐波发射起作用, 随后通过适当的引入空间非均匀参数,谐波截止能量得到了进一步扩展,形成了一个超长的1773eV的平台区. 并且我们发现当选择氦离子的基态和第一激发态为叠加初始态时,谐波的强度被增强了4-6个数量级. 最后, 通过叠加谐波谱上的谐波, 可获得一系列脉宽为32as左右的阿秒X射线光源. 并且这些光源的强度比氦离子基态作为初始态时增强了4-6个数量级.     

中红外组合激光场产生低于50阿秒的单个脉冲

研究了氦离子在中红外组合激光场作用下的高次谐波辐射和孤立阿秒脉冲的产生. 研究结果表明,当主脉冲强度相对低时,谐波截止在657阶次处,形成一个宽度为287 eV的连续谱. 当主脉冲强度相对高时,可使谐波截止拓展到1795阶次,连续谱加宽到834 eV. 在两种情况下,我们实现了长量子路径选取,并且产生转换效率较高的连续谱. 特别是对于相对高的激光强度,叠加450—1590阶次内任意87 eV的谐波都可以直接得到50 as以内的单个脉冲.     

中红外组合激光场产生低于50阿秒的单个脉冲

研究了氦离子在中红外组合激光场作用下的高次谐波辐射和孤立阿秒脉冲的产生.研究结果表明,当主脉冲强度相对低时,谐波截止在657阶次处,形成一个宽度为287eV的连续谱.当主脉冲强度相对高时,可使谐波截止拓展到1795阶次,连续谱加宽到834eV.在两种情况下,我们实现了长量子路径选取,并且产生转换效率较高的连续谱.特别是对于相对高的激光强度,叠加450～1590阶次内任意87eV的谐波都可以直接得到50as以内的单个脉冲.     

利用多周期空间非均匀啁啾场产生单个短阿秒脉冲

提出了一种直接生成单个短阿秒脉冲的有效方案.采用数值求解一维含时薛定谔方程,理论研究了多周期空间非均匀啁啾场驱动预激发氦离子的高次谐波辐射和阿秒脉冲的产生.结果表明：在空间非均匀啁啾场作用下,谐波截止可扩展至1050阶次,并且高于300阶次以上的谐波是连续的.由于连续谱来自单一量子路径的贡献,滤出连续谱上880-1120阶次的谐波,直接产生了一个脉宽为11.4 as的单个脉冲.通过增加驱动脉冲的持续时间,可获得一个脉宽短至10 as的单个脉冲.     

原子在红外激光场中产生高次谐波及阿秒脉冲随波长的变化规律

利用强场近似理论,研究了在长波红外激光场(波长800—2000 nm)驱动下氢原子产生的高次谐波,分析了在截止位置附近高次谐波的转换效率随激光波长的变化规律.发现在截止位置附近原子发射高次谐波的转换效率比平台区域的转换效率低,但获得的阿秒脉冲的宽度会随波长的增大而缩短. 关键词： 强场近似 高次谐波 阿秒脉冲     

利用相位啁啾单色中红外激光场产生高次谐波

本文通过求解薛定谔方程,理论探索了高次谐波及孤立阿秒脉冲在相位调制的单色中红外激光场中的产生.研究结果表明,通过加入含时相位啁啾小量,能够有效的提高高次谐波的产生效率,获得超宽平台谐波谱及超短孤立阿秒脉冲.特别是在相位为0.3π的基础上,同时加入啁啾小量βt,在β=0.3时,可得到带宽为822 e V的超连续高次谐波平台.最后通过叠加第二平台高次谐波,可得到带宽仅为2.7 as的孤立阿秒脉冲.且脉冲强度比没有加入啁啾小量的情况下显著增强.     

Theoretical investigation of high-order harmonic generation from asymmetric molecular ions in the chirped laser field

High-order harmonic generation from the asymmetric helium hydrogen molecular ion exposed to a few-cycle chirped laser field is theoretically investigated by numerically solving the reduced one-dimension non-Born–Oppenheimer time dependent Schrödinger equation. The numerical results show that the plateau of the high-order harmonic spectrum is dramatically broadened and smoother with the introduction of the chirp. Further study presents that only the short quantum path contributes to harmonic emission and the long quantum path disappears in the chirped laser. In addition, an 80-as isolated attosecond pulse is obtained by superposing the harmonics from the 100th to the 130th order in the chirped field. The time-frequency distributions and the electronic probability distributions are presented to explain the underlying physical mechanism.     

空间非均匀场下核间距对不对称分子谐波发射的影响

数值研究了空间非均匀场下核间距离对于不对称分子HeH2+发射高次谐波以及阿秒脉冲的影响。计算结果表明,通过适当调节HeH2+分子离子的核间距离以及空间非均匀参数,不仅谐波发射的截止能量得到了延伸,而且单一的短量子路径也被选择出来对谐波发射起作用。随后适当引入第二束控制激光场,谐波截止能量得到了进一步扩展,形成了两个带宽分别在431eV和372eV的连续平台区。 最后,通过适当的叠加谐波,可获得脉宽为31as-65as的一系列阿秒X射线光源。     

Extension of high-order harmonics and generation of an isolated attosecond pulse in the chirped laser field

This paper theoretically investigates the high-order harmonic generation cutoff extension using intense few-cycle linearly chirped laser pulses. It shows that the cutoff of the harmonic can be extended remarkably by optimising the chirping parameters. The time-frequency characteristics of high-order harmonics with different chirping parameters are analysed by means of wavelet transform of the dipole acceleration. It also gives out the classical three-step model pictures of electron. By superposing a properly selected range of the harmonic spectrum, it obtains an isolated 65as pulse.     

Selection of quantum path in high-order harmonics and isolated sub-100 attosecond generation in few-cycle spatially inhomogeneous laser fields

We theoretically study the selection of the quantum path in high-order harmonics(HHG) and isolated attosecond pulse generation from a one-dimensional(1D) model of a H_2~+ molecule in few-cycle inhomogeneous laser fields.We show that the inhomogeneity of the laser fields play an important role in the HHG process.The cutoff of the harmonics can be extended remarkably,and the harmonic spectrum becomes smooth and has fewer modulations.We investigate the time-frequency profile of the time-dependent dipole,which shows that the short quantum path is enhanced and the long quantum path disappears in spatially inhomogeneous fields.The semi-classical three-step model is also applied to illustrate the physical mechanism of HHG.The influence of driving field carrier-envelop phase(CEP) on HHG is also discussed.By superposing a series of properly selected harmonics,an isolated attosecond pulse(IAP) with duration 53 as can be obtained by a 15-fs,1600-nm laser pulse with the parameter ε = 0.0013(e is the parameter that determines the order of inhomogeneity of the laser field).