周期量级脉冲线性Thomson散射特性

 利用经典电磁辐射理论研究周期量级线偏振激光脉冲的90°Thomson线性散射。结果表明,脉冲所包含的光周期数越少,散射能谱越宽,谱中心处强度越小;谱宽度与电子相对论因子的平方及入射光脉冲频率成正比;谱强度与归一化光场强度和相对论因子乘积的平方均成正比,载波包络函数使光场中电子运动的时间和空间周期减小;进一步展宽散射能谱,使谱对称性变好,消除散射谱振荡;低于某一频率时,谱强度随载波包络初相的增大而减小,高于此频率时,谱强度随载波包络初相的增大而增大;电子进入光场初相的增大削弱了散射谱的强度。     

周期量级脉冲线性Thomson散射特性

利用经典电磁辐射理论研究周期量级线偏振激光脉冲的90°Thomson线性散射。结果表明,脉冲所包含的光周期数越少,散射能谱越宽,谱中心处强度越小;谱宽度与电子相对论因子的平方及入射光脉冲频率成正比;谱强度与归一化光场强度和相对论因子乘积的平方均成正比,载波包络函数使光场中电子运动的时间和空间周期减小;进一步展宽散射能谱,使谱对称性变好,消除散射谱振荡;低于某一频率时,谱强度随载波包络初相的增大而减小,高于此频率时,谱强度随载波包络初相的增大而增大;电子进入光场初相的增大削弱了散射谱的强度。     

初始相位对周期量级激光脉冲Thomson散射特性的影响

 用电子Thomson散射的经典理论,研究了周期量级激光脉冲作用下电子Thomson散射的特性,讨论了不同激光强度下,激光脉冲的初始相位对电子辐射的空间分布以及特定方向上频谱分布特性的影响。计算表明:对弱激光脉冲,电子辐射的空间分布类似于偶极天线的对称双叶结构,初始相位对电子的辐射几乎没有影响;而对强激光脉冲,电子辐射的空间分布出现了三叶结构,初始相位对电子的辐射影响非常显著。     

周期量级激光脉冲驱动下非次序双电离的三维经典系综模拟

利用三维经典系综模型研究了周期量级激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离,所得结果表明,Ar2+离子的纵向动量分布与载波包络相位有很强的依赖关系,随载波包络相位φ的增加,具有不对称双峰结构的离子纵向动量分布重心从负动量转移到正动量,并且φ每改变π时Ar2+离子的纵向动量呈现相反的分布.在重碰撞过程中核与电子之间的库仑势发生变化后,计算得到的Ar2+离子纵向动量分布随载波包络相位的变化与实验结果定量上一致.     

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     

周期量级激光脉冲作用下原子电离不对称性研究

应用不对称性参量对周期量级强激光脉冲下原子电离分布的反演不对称性进行了定量分析.采用非微扰的散射理论解析方法和三个激光模式模拟超短脉冲,研究不对称性参量随激光强度、包络位相和脉冲宽度的变化.计算表明,这种不对称性是随着波包的绝对位相以正弦形式变化而变化,其最大不对称程度依赖于脉冲强度和脉冲宽度.随着激光强度的提高,不对称性参量是先降低到最小值然后增加.对脉冲宽度相对长、有几个周期量级的高强度激光,其不对称性具有显著的特点.因此,提高脉冲强度有助于对包络绝对位相变化的观察.     

超短激光脉冲驱动的Thomson散射空间分布特性

研究了超短激光脉冲驱动的Thomson散射的辐射空间分布. 发现辐射的空间分布对称性显著地依赖于超短脉冲的载波相位η₀，在η₀＝0，π时，辐射的空间分布呈现出二重或一重对称性；而在其他载波相位时，这些空间分布对称性遭到破坏. 辐射光的准直性也依赖于驱动脉冲的载波相位，在η₀＝±π/2时辐射光的准直性最好. 这些结果表明可以通过改变驱动激光脉冲的载波相位来控制辐射光的空间分布，也可以利用辐射空间分布对相位的依赖特性来测量超短激光脉冲的载波相位. 关键词： Thomson散射 空间分布 载波相位     

阿秒光脉冲技术的发展和应用

阿秒光脉冲的产生方法获得2023年诺贝尔物理学奖,引起了人们的广泛兴趣。阿秒脉冲是通过周期量级的飞秒脉冲产生高次谐波得到的,其中需要许多关键技术,包括飞秒脉冲压缩技术、脉冲载波相位的稳定控制以及脉冲强度的提高。文章简要介绍阿秒脉冲的产生方法,及其发展趋势和应用。     

周期量级超短激光脉冲作用下导带电子的光吸收与碰撞电离

激光照射下光学材料的损伤过程中，导带电子的加热和碰撞电离是非常重要的过程，影响着导带电子的产生、晶格能量的沉积和破坏.分析了Drude模型的局限性，从经典力学出发求解了周期量级激光场中导带电子的运动方程，计算了导带电子的光吸收和碰撞电离，分析了激光强度、载波相位等对碰撞电离的影响. 关键词： 周期量级超短激光脉冲 导带电子 碰撞电离     

激光等离子体中相干Thomson散射的实验研究

在“星光II”装置上进行了相干Thomson散射实验。实验中以0.35μm激光为作用束,以0.53μm激光作为探针光束,散射光采用反射式收光系统配光谱仪、条纹相机和CCD记录,得到较高时间和空间分辨散射光谱,分析得出时间变化的激光等离子体参数和ui。     

影响单电子非线性汤姆孙散射因素的研究

应用电子汤姆孙散射的经典理论，通过理论分析和计算机模拟，研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质.计算表明，在这种情况下，电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现.讨论了不同激光场参数（包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态）、不同电子初始状态（初始速度和位置）对辐射脉冲的时间和空间特性的影响.通常在相对论光强条件下，激光强度越大，电子辐射越强，脉宽越窄，中心频率越大，并且方向性越好；电子在线偏振激光中产生的辐射效率，比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高；无论入射光是线偏振光，还是圆偏振光,辐射场呈现较复杂的偏振态, 并且它与辐射方向有关.当电子具有一定的初始能量时，通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大.不管电子的初始能量以及运动方向如何，做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域.     

Intensity-dependent asymmetric photoionization in few-cycle laser pulses

The asymmetric photoionization of atoms irradiated by intense, few-cycle laser pulses is studied numerically. The results show that the pulse intensity affects the asymmetric photoionization in three aspects. First, at higher intensities, the asymmetry becomes distinctive for few-cycle pulses of longer durations. Second, as the laser intensity increases, the maximal asymmetry first decreases then increases after it has reached a minimal value. Last, the value of the carrier-envelope phase corresponding to the maximal asymmetry varies with the pulse intensity. This study reveals that the increasing of pulse intensity is helpful for observing the asymmetric photoionization.     

高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列

利用非线性汤姆孙散射的理论，从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束 腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质. 主要分析了电子以初始能量γ₀=1M eV—100M eV横向穿越激光振幅参数为a₀=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲的 时间 和空间性质. 计算表明，辐射呈现脉冲列的形式. 脉冲列的包络宽度取决于激光强度、束腰 的宽度以及入射电子能量. 电子的初始能量比激光强度对电子辐射脉冲的影响更大. 辐射脉 宽、脉冲间隔和脉冲包络宽度都正比于1/γ²₀，辐射功率正比于 γ⁶₀，辐射能 量正比于γ⁴₀. 当改变激光振幅a₀时，辐射功率正比 于a²₀、辐射包络中单 个脉冲脉宽正比于1/a₀、脉冲之间的间隔正比于a₀. 当保持激光强 度不变，而改变光束 束腰半径w₀时，辐射的脉冲数量、包络和辐射能量正比于w₀. 当 激光功率保 持不变时而改变激光强度和束腰半径时，脉冲包络宽度和最大辐射能量都基本不变. 当激光 振幅参数a₀=1，电子初始能量为10MeV时，激光束腰为两个激光波长时，电子 辐 射脉冲包络宽度只有14×10^-3τ₀（τ₀为入 射激光周期），达到几个阿秒的量级. 关键词： 阿秒脉冲 非线性汤姆孙散射 高斯激光光束     

Electron acceleration by tightly focused radially polarized few-cycle laser pulses

Within the framework of plane-wave angular spectrum analysis of the electromagnetic field structure, a solution valid for tightly focused radially polarized few-cycle laser pulses propagating in vacuum is presented. The resulting field distribution is significantly different from that based on the paraxial approximation for pulses with either small or large beam diameters. We compare the electron accelerations obtained with the two solutions and find that the energy gain obtained with our new solution is usually much larger than that with the paraxial approximation solution.     

Generation of few-cycle laser pulses:Comparison between atomic and molecular gases in a hollow-core fiber

We numerically study the pulse compression approaches based on atomic or molecular gases in a hollow-core fiber.From the perspective of self-phase modulation(SPM), we give the extensive study of the SPM influence on a probe pulse with molecular phase modulation(MPM) effect. By comparing the two compression methods, we summarize their advantages and drawbacks to obtain the few-cycle pulses with micro- or millijoule energies. It is also shown that the double pump-probe approach can be used as a tunable dual-color source by adjusting the time delay between pump and probe pulses to proper values.