Isolated attosecond pulse generation from atom radiated by a three-color laser pulse

We theoretically investigate high-order harmonic and attosecond pulse generation from helium atom in a three-color laser field, which is synthesized by 10 fs/800 nm Ti-sapphire laser and a two-color field consisting of 30 fs/532 nm and30 fs/1330 nm pulses. Compared with harmonic spectrum generated by a monochromatic field, the harmonics generated from the synthesized three-color field show a supercontinuum spectrum with a bandwidth of 235 eV, ranging from the 154 th to the 306 th order harmonic. This phenomenon can be attributed to the fact that the ionization of atoms as well as motion of ionized electron can be effectively controlled in the three-color field. Therefore, an isolated 46-as pulse can be generated by superposing supercontinuum from the 160 th to the 210 th order harmonics.     

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.     

用Weiss分子场理论对有外电场时铁电体系相变特征的研究

Weiss分子场理论(WMFT)对晶体中顺磁-铁磁和顺电-铁电相变特征的定量描述是相当成功的. 由于是平均场理论,又可作为初步分析结构无序体系和复杂组分体系相变行为的理论依据. 但是迄今为止,并没有对有外场时WMFT的相变特征进行详细研究. 而对铁电体系,仅仅对分子取向为两个状态时WMFT的相变特征进行了研究. 另外,虽然铁磁与铁电体系的WMFT描述极为相似,但是由于两种体系中微观磁化和极化的单元不同,导致相应的数学描述与结果也有所不同. 本文首先对外电场中分子取向包含任意状态的铁电体系的WMFT相变特征, 包括自发极化、内能和比热以及静态极化率随温度变化进行严格推导, 然后对相变特征随外电场的演变进行了研究.结果表明: 1)无外场时,体系发生二级顺电-铁电相变,且随状态数的增加,相变温度减小, 这是与铁磁体系不同的地方,同时单分子的平均极化强度减小,而内能、比热和极化率增大; 2)外场的存在,使得体系原有的二级相变转化为弥散相变,且外场越强,弥散温区越大. 上述结果对深入研究铁电体系的相变,特别是弥散相变无疑是有益的.     

Carrier-envelope phase effects on high-harmonic generation driven by mid-infrared laser field

The influence of the carrier-envelope phase on high-harmonic generation is investigated, both experimentally and theoretically, for three different interaction gas media, driven by mid-infrared, few-cycle and CEP-stabiUzed laser pulses. Different patterns of harmonic spectra with varying CEP for the three interaction gas media are observed. Furthermore, in comparing our experiment results to the previous works driven by near-infrared laser pulses, different phenomena are found. Through numerical simulation, we find that for the two different kinds of driving fields, i.e. mid-infrared and near-infrared laser pulses, different kinds of electron trajectories contribute to the generation of high harmonics.     

直流电场下水中石墨烯定向行为研究

纳米颗粒在液体环境中的定向控制与系统物理性能的调控及新型纳米器件的制备等应用领域密切相关.本文使用分子动力学模拟方法,研究了水中单片不带电矩形石墨烯在直流电场下的定向行为.结果发现石墨烯平面趋向平行于电场方向且随着电场强度增大定向性增强,其主要原因在于极性水分子在电场下的响应以及水合作用;减小石墨烯长宽比,石墨烯法向矢量和长边矢量的定向性减弱,定量结果表明法向和长边定向度分别与绕长边和法向的转动扩散系数存在负相关关系.     

Generation of intense water window X-ray pulses by superposition of an initial state of the helium atom driven by a three-color field

We theoretically study the generation of high-order harmonics and attosecond pulses from the superposition of an initial state in helium atom driven by a three-color laser field. It is shown that when the initial state is chosen to be a single electronic state, due to the rapid depletion of the ground state, the efficiency of the spectral continuum will be decreased as the initial state increases. When the initial state is chosen to be the coherent superposition of the ground state and an arbitrary excited state, the efficiency of the spectral continuum can be enhanced compared to that from the single initial state. Further, with the optimization of the three-color laser beam, not only can the harmonic cutoff be extended to the water window X-ray region but also the spectral continuum is contributed by the single harmonic emission peak with the dominant short quantum path. Consequently, two combinations of the laser parameters can be found to generate the water window spectral continuum. By properly superposing some harmonics on the spectral continuum, a number of intense water window pulses with the duration of sub-35 as can be produced.     

激光场对快速分子离子与固体相互作用的影响

利用线性化的流体力学方程和泊松方程，描述了在强激光场作用下快速分子离子在固体中产生的电激发过程，并推导出分子离子中两个离子之间的动力学相互作用势和相互作用力的一般表达式.通过数值求解离子的运动方程，研究了激光场的参量对分子离子库仑爆炸过程和能量损失的影响. 关键词： 激光场 分子离子 库仑爆炸 能量损失     

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.     

铁电分子场与Onsager关系

在考虑体系内部相互作用非均匀性的基础上,从不可逆过程热力学的角度,在铁电领域重新引入“分子场”的概念,并给出了“分子场”所满足的热力学方程及物性方程.对铁电相变中的局域性质作了深入探讨 关键词： 分子场 局域性 铁电相变     

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.     

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     

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.     

超短脉冲谐波截止频率与载波相位关系的研究

采用Lewenstein模型计算了两个不同脉宽的超短脉冲高次谐波截止频率与包络载波相位的关系, 结果显示,其截止频率随载波包络相位的增加先减小后增加。随着脉冲宽度的减小,高次谐波截止频率变化的幅度增加。我们按准经典的三步模型解释所得结果,并讨论了量子辐射效应。     

超短脉冲谐波辐射过程中的量子路径分析

本文数值计算了脉宽为半个光学周期的超短脉冲在不同载波包络相位下的谐波波谱,通过比较谐波波谱截止频率与电子通过主要路径可获得的最大动能的差异,研究了超短脉冲谐波辐射过程中的量子路径。结果显示,超短脉冲谐波辐射过程中电子获得动能的量子路径偏离主要量子路径,而且该偏离效应受载波包络相位的影响。     

双色激光场中1维共线氢分子离子的经典动力学研究

运用经典理论方法,并采用辛算法数值求解了双色激光场作用下1维共线氢分子离子(H2+)的哈密顿正则方程,得到了氢分子离子在激光场下的经典轨迹。计算了单色场和双色场下氢分子离子(H2+)的存活几率、电离几率、解离几率、库仑爆炸几率随时间的演化,分析了双色场的相位、强度、强度比及倍频的变化对氢分子离子动力学行为的影响,并给出了相应的物理解释。     

双色激光场中1维共线氢分子离子的经典动力学研究

 运用经典理论方法,并采用辛算法数值求解了双色激光场作用下1维共线氢分子离子(H₂⁺)的哈密顿正则方程,得到了氢分子离子在激光场下的经典轨迹。计算了单色场和双色场下氢分子离子(H₂⁺)的存活几率、电离几率、解离几率、库仑爆炸几率随时间的演化,分析了双色场的相位、强度、强度比及倍频的变化对氢分子离子动力学行为的影响,并给出了相应的物理解释。     

PPLN晶体差频测量飞秒激光脉冲的载波包络相移

在飞秒激光频率梳系统中，通常采用自参考技术测量飞秒激光脉冲的载波包络相移，但该技术需要采用光子晶体光纤进行光谱扩展从而增加了系统的不稳定性，这种技术已经制约了高稳定度的飞秒激光频率梳的发展.采用PPLN晶体差频法测量了宽谱钛宝石振荡器输出的7fs激光脉冲的载波包络频移，得到了大于30dB的拍频信号，为研制无光纤的新一代高稳定度光学频率梳奠定了基础.     

气体辐射太赫兹波产额与驱动激光强度的依赖关系

利用光电流模型研究了气体辐射太赫兹波产额与驱动激光峰值强度的依赖关系.模拟表明,无论是单色激光脉冲还是双色激光场,当激光较弱时,太赫兹产额随着激光强度的增加而迅速增大;而当气体电离接近或达到饱和后,进一步增强激光场强度,太赫兹产额出现了振荡变化.与通常采用较弱激光强度相比,更高的激光强度(致使气体达到完全电离)会进一步增强太赫兹波的辐射强度.分析各个电离事件所产生电子的个数和运动轨迹的对称性,可以很好地解释这些结果.     

超短脉冲谐波辐射过程中的量子路径分析

本文数值计算了脉宽为半个光学周期的超短脉冲在不同载波包络相位下的谐波波谱,通过比较谐波波谱截止频率与电子通过主要路径可获得的最大动能的差异,研究了超短脉冲谐波辐射过程中的量子路径。结果显示,超短脉冲谐波辐射过程中电子获得动能的量子路径偏离主要量子路径,而且该偏离效应受载波包络相位的影响。     

Coherent phase control in electron argon scattering in a bichromatic laser field

This paper theoretically investigates the coherent phase control in electron--argon scattering assisted by a bichromatic laser field. The laser field is composed of a fundamental component and its second harmonic. The incoming and out going states of electron are described by the Volkov wave functions, and the electron--target interaction is treated as a screening potential. Numerical results for differential cross section of multiphoton processes vs the phase difference between the two components of laser field are discussed for several scattering angles and impact energies.