高次谐波辐射发射特性研究

报告由不同脉冲宽度(半高宽,FWHM)和不同载波-包络相位(CEP,Φ)的激光产生的高次谐波辐射能量输出时间特性即发射特性的研究结果. 计算表明,由宽度为几个周期的激光产生的高次谐波辐射的截止能量明显低于由无限长脉冲宽度激光产生的截止能量ω_max=3.17U_p+I_p(其中ω_max为光子角频率,U_p和I_p分别为激光有质动力势和原子的电离能). 例如,由两周期(FWHM),Φ＝15°的激光产生的高次谐波辐射的截止能量为ω_max=2.90U_p+I_p,此时发射特性单脉冲(即分布单脉冲)具有最大的能量带宽0.86U_p. 脉冲中心位置的载波相位和时间宽度分别为0.94rad(弧度)和1.29rad. 而该激光脉冲在Φ＝-75°时能产生截止能量为ω_max=2.70U_p+I_p,最大能量带宽为0.70U_p的双分布脉冲,其中心位置分别为-0.58rad和2.43rad,宽度分别为1.22rad和1.33rad. 随着激光脉冲宽度的增加,分布单脉冲的能量带宽比时间宽度下降得更快. 对于一定宽度的激光脉冲,所产生的分布单脉冲的能量带宽和时间宽度的CEP依赖性显示出180°的周期结构. 利用这个有趣的特点,在实验上可以通过调节CEP来选择分布脉冲的能量参数,也可用来定位和控制阿秒脉冲的时间参数. 理论分析指出,只要选择合适的阿秒X射线能量带宽,CEP不稳定性对于光电子谱和测量结果的影响将大为降低,甚至在最大程度上消除这种影响. 这些研究结果不仅有助于在物理上深入了解高次谐波辐射的动力学过程,而且对于进一步在实验上优化和选择阿秒单脉冲和双脉冲具有重要的参考和指导意义. 关键词： 高次谐波产生 鞍点方法 谐波发射特性 分布脉冲     

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。     

强场高次谐波辐射过程中的相位匹配

从实验上定性地研究了强 辐射过程中位相匹配的作用与影响,主要通过改变气体密度、激光强度和光束的共焦参数来研究相位对高闪谐波辐射的影响。从改善高次谐波辐射过程中的相位匹配来考虑,气体攻激光强度都有一最佳值。利用大的共焦参数,可以明显改善相位匹配,提高谐波输出的转换效率。     

超强频率梳激光场驱动下多光子共振谐波辐射的相位突变研究

本文从理论上研究了在双色频率梳激光场驱动下多光子谐波辐射光谱中的相位突变现象。我们利用Floquet理论非微扰地模拟了频率梳激光场与原子分子等量子系统的相互作用过程。谐波辐射信号是多光子偶极跃迁相干叠加的结果,通过调节频率梳激光场间的相对相位,可以相干地控制谐波辐射信号的强度。通过对谐波信号进行傅里叶变换,可以提取不同跃迁路径的相对相位信息。我们通过改变频率梳组激光场的强度和频率组分实现多光子跃迁频率,让其跨越共振跃迁频率时,谐波相位会发生突变。从而可以观测超强激光场驱动下量子系统共振跃迁频率的斯塔克能移。     

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.     

载波相位对超短脉冲谐波谱的影响

数值计算了线偏振的超短激光脉冲(脉冲持续时间为两个光学周期)与一维模型原子相互作用产生的高次谐波发射功率谱. 研究表明,当载波相位发生变化时,超短脉冲谐波谱的截止频率也随之改变,而且在特定相位下,谐波谱出现了明显的双平台结构. 对此,采用半经典的“三步”模型给出了合理解释,并利用小波时频分析方法证实“三步”模型可以准确预言超短脉冲谐波谱的截止频率. 关键词： 高次谐波 超短脉冲 载波相位     

产生短波长高次谐波条件的优化计算

从电离的几率方程出发,得到了适用于任意激光脉冲宽度下原子的饱和激光强度和最高次光谐波光子能量与各激光参数的关系表达式,并由此给出了产生高次谐波的优化条件。解决了当超短脉冲激光的脉冲宽度小于皮秒时,产生高次谐波（HHG）的隧道电离理论中的Ammosov－Delone－Krainov方法对产生高次谐波的饱和激光强度以及最高次谐波光子能量的估算不可靠的问题。     

产生短波长高次谐波条件的优化计算

 从电离的几率方程出发,得到了适用于任意激光脉冲宽度下原子的饱和激光强度和最高次光谐波光子能量与各激光参数的关系表达式,并由此给出了产生高次谐波的优化条件。解决了当超短脉冲激光的脉冲宽度小于皮秒时,产生高次谐波（HHG）的隧道电离理论中的Ammosov－Delone－Krainov方法对产生高次谐波的饱和激光强度以及最高次谐波光子能量的估算不可靠的问题。     

相位匹配法在毛细管波导中产生高次谐波的分析

在理论上研究了超短强激光脉冲与毛细管中惰性气体相互作用产生高次谐波的最佳相位匹配条件,在计算中发现了特定级次 相位匹配中截止驱动光强的存在。分析表明要想使高次谐波获得相位匹配,需要超短脉宽的驱动脉冲以及电离能大的气体工作介质。讨论了毛细管波导中的强场高次谐波选择性并指出了改善谐波选择性的措施。     

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。     

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。     

Atomic high-order harmonic generation from a circularly polarized laser pulse

We demonstrate theoretically that the high-order harmonic of an atom can be generated by a circularly polarized laser pulse.The harmonic spectrum shows a clear cutoff with an energy Ip + 2Up.In particular,the high-order harmonic generation comes from the multiple recombination of the ionized electron with non-zero initial velocity.These results are verified by the classical model theory and the time-frequency analysis of a harmonic spectrum.     

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.     

双色激光场中高次谐波转化效率的提高

采用渐近边界条件和辛算法数值求解双色激光场与模型P?schl-Teller势相互作用的含时Schr?dinger方程，计算了电离概率、平均位移、高次谐波以及跃迁概率；数值结果显示添加6倍频光的双色激光场能使高次谐波转化效率明显提高.分析了双色激光场极大地提高高次谐波转化效率的机理，并且通过对产生特定级次谐波的跃迁概率的计算，给出高次谐波转化效率提高的具体数值. 关键词： 渐近边界条件 辛算法 双色激光场 高次谐波     

Bohmian mechanics to high-order harmonic generation

This paper introduces Bohmian mechanics (BM) into the intense laser-atom physics to study high-order harmonic generation. In BM, the trajectories of atomic electron in an intense laser field can be obtained with the Bohm--Newton equation. The power spectrum with the trajectory of an atomic electron is calculated, which is found to be irregular. Next, the power spectrum associated with an atom ensemble from BM is considered, where the power spectrum becomes regular and consistent with that from quantum mechanics. Finally, the reason of the generation of the irregular spectrum is discussed.     

Control of high-order harmonic generation with two-colour laser field

We numerically investigate the high-order harmonic generation with two-colour optical field,taking into considera-tion the propagation effects.Some harmonics can be dramatically enhanced at a certain delay between the fundamental pulse and its second harmonics.Choice of the enhanced harmonics can be realised by changing the time delay between the two laser pulses.