阿秒相干光脉冲的产生与高次谐波

研究人员正在寻求突破飞秒界限的途径．文章简单评述了高次谐波产生阿秒脉冲的可能性、现实性、面临的障碍以及新的科学挑战．     

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     

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.     

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.     

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     

利用两色组合激光场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲

对由波长为1600 nm和800 nm两色激光形成组合场驱动氦原子产生的高次谐波进行了研究,通过改变组合场中主要发射高次谐波期间电场的上升沿和下降沿随时间不同的变化率,使电子长路经和短路径发射谐波的特性发生变化,将由此产生的高次谐波进行叠加时可以得到更短的阿秒脉冲,再调节两束激光场的延迟时间,能够有效地实现抑制电子短路径的贡献,从而得到脉宽为33.7 as的单个阿秒脉冲.     

氦原子在啁啾激光与中红外组合场中产生的单个阿秒脉冲

通过Crank Nicolson方法数值求解一维氦原子的含时Schrdinger方程,研究了啁啾激光与中红外激光形成组合场驱动氦原子发射高次谐波的特点.研究结果表明,在组合场驱动下,高次谐波平台区能得到很大的扩展,其截至位置得到大幅度扩展,对平台区不同阶次范围的高次谐波进行叠加均能得到单个的阿秒脉冲,最短可实现46 as的单个脉冲输出,经分析发现,中红外场的加入,不仅使高次谐波的平台得到扩展,而且提高了平台区前端的谐波强度.通过经典计算和对电离几率特点的讨论,解释了发生这种现象的原因.     

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.     

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．     

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。     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H+2的高次谐波发射和孤立阿秒(1 as=10-18s)脉冲的产生.研究发现,无论在圆偏振激光场的x或y方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱.通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道.适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲.     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H2+的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生。研究发现,无论在圆偏振激光场的 或 方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱。通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道。适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲。     

Controls for the generation of high-order harmonics and attosecond pulses by an infrared laser field combined with a low-frequency pulse

We investigate high-order harmonic generations by controlling various quantum paths of harmonics in an infrared laser field which combines a low-frequency pulse.Both classical theory and the quantum wavelet transform method are used to understand the physics of harmonics.By adjusting the carrier envelope phase of the fundamental field,the intensities of harmonic spectra increase and the harmonics in the plateau become regular.Attosecond pulses each with a duration of 58 as are obtained directly by compressing the harmonics,and with phase compensation an isolated attosecond pulse less than 30 as can be generated.     

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.     

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.     

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.     

Controls for the generations of high-order harmonics and attosecond pulses by infrared laser field combined with a low-frequency pulse

We investigate high-order harmonic generations by controlling various quantum paths of harmonics in an infrared laser field which combines a low-frequency pulse. Both classical theory and quantum wavelet transform method are used to understand the physics of harmonics. By adjusting the carrier envelope phase of the fundamental field, the intensities of harmonic spectra increase and the harmonics in the plateau become regular. Attosecond pulses each with a duration of 58 as are obtained directly by compressing the harmonics, and with phase compensation an isolated attosecond pulse less than 30 as can be generated.     

极紫外阿秒脉冲在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应

当红外强激光和极紫外(XUV)阿秒脉冲共同作用于原子分子时，电离出去的电子通常会吸收和辐射激光光子而发生能量扩展.讨论了由于XUV阿秒脉冲的短波长与扩展后的电子波包尺度可相比拟时在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应.采用H⁺₂作为模型分子，并把分子轴置于激光场的传播方向，通过解二维含时薛定谔方程并比较考虑非偶极效应和采用偶极近似两种方法计算得到的结果，两者相比，前者的谐波强度降低，谐波频率向低级次稍有移动，电子能谱的能带内出现了更多的光电子峰.在相同的光电子能量处，两种方法计算得到的信号强度相差2—5倍.并且这种非偶极效应随着红外基频光光强的增大而增强，随阿秒脉冲波长的增大而减弱. 关键词： 非偶极效应 光场空间不均匀性 阿秒脉冲 高次谐波产生     

两束同色激光场和中红外场驱动氦原子在等离激元中产生的单个阿秒脉冲

通过数值求解一维氦原子由两束同色激光场和中红外形成组合场中的含时薛定谔方程,研究了氦原子在纳米等离激元中发射高次谐波的性质以及合成阿秒脉冲的特点.研究表明,在等离激元中氦原子在组合场驱动下发射的高次谐波相对于均匀场情况下截止位置会得到明显扩展,但等离激元对处在连续态电子的吸收效应会对高次谐波截止位置影响较大,通过改变激元的相对位置能明显提高其中一个轨道对谐波的贡献,抑制另一些电子轨道的贡献.经典分析表明,两个电子轨道发生并合,从而实现单个阿秒脉冲的输出.与原子在均匀场驱动的情况相比,阿秒脉冲的宽度明显缩短,最短可实现28 as的单个脉冲输出.