强短脉冲辐照叠加态原子增强阿秒脉冲强度

采用强短激光脉冲辐照叠加态原子提高孤立阿秒脉冲的强度。数值研究表明,与强短脉冲 (脉冲宽度只有几个光学周期的超短脉冲）辐照基态原子获得孤立阿秒脉冲相比,采用叠加 态原子的方案不仅同样可以获得孤立的阿秒脉冲,而且阿秒脉冲的强度得到显著增强。     

利用超短的紫外光源来增强阿秒脉冲的强度

本文理论提出了一种利用超短紫外光源来增强阿秒脉冲强度的方法 .计算结果表明,当适当的加入一束62 nm或者125 nm超短紫外光源到双色激光场时,不仅高次谐波的截止能量被延伸了,而且谐波的强度也比原双色场时有明显的增强.尤其是当采用125 nm光源时,谐波的强度被增强了2个数量级,并且形成了一个232 e V的超长平台区.最后通过叠加谐波次数从113次到170次可获得脉宽仅为43 as的孤立阿秒脉冲,其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个数量级.     

利用超短的紫外光源来增强阿秒脉冲的强度

本文理论提出了一种利用超短紫外光源来增强阿秒脉冲强度的方法. 计算结果表明, 当适当的加入一束62nm或者125nm超短紫外光源到双色激光场时, 不仅高次谐波的截止能量被延伸了, 而且谐波的强度也比原双色场时有明显的增强. 尤其是当采用125nm光源时,谐波的强度被增强了2个数量级,并且形成了一个232eV的超长平台区. 最后通过叠加谐波次数从113次到170次可获得脉宽仅为43as的孤立阿秒脉冲, 其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个数量级.     

利用43飞秒的强激光脉冲实现单个阿秒脉冲输出的新机理

研究了多个光周期的长脉冲(43 fs)激光与氖原子相互作用产生的高次谐波的辐射特性. 通过计算机数值模拟，发现当激光场的强度超过饱和光强时，原子将会在几个光周期内被迅速电离，使得原子的高次谐波谱在截止区呈现出平滑的多平台结构. 同时，在高频波段离子产生的高次谐波的影响将变得十分显著. 通过选取合适的子平台进行频率叠加，在消除了离子的高次谐波的影响后，可以获得单个的阿秒软X射线脉冲. 关键词： 高次谐波 阿秒脉冲     

强激光等离子体相互作用驱动高次谐波与阿秒辐射研究进展

对超快过程的探测和控制决定了人类在微观层面认识和改造物质世界的能力.阿秒光源可完成对组成物质的电子运动及其关联效应进行超高时空分辨的探测和操控,为人类认识微观世界提供了全新手段,被认为是激光科学史上最重要的里程碑之一.世界主要科技强国都将阿秒科学列为未来10年重要的科技发展方向.利用强激光与物质相互作用产生高次谐波是突破飞秒极限实现高亮度阿秒脉冲辐射的重要方案之一,成为了近年来激光等离子体领域的研究热点.本文聚焦强激光与等离子体相互作用中的高次谐波和阿秒脉冲辐射,主要介绍其产生机制、研究进展和前沿应用,并对未来的发展趋势和创新突破进行展望.     

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     

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．     

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。     

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.     

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     

双色激光脉冲辐照叠加态生成强的38 as孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合1 600 nm红外激光脉冲辐照氦离子He⁺叠加态生成强、短孤立阿秒脉冲. 结果表明,相对于800 nm单色激光辐照基态情形,截止频率由70次谐波大幅度展宽到280次谐波,且获得频宽为108 eV并由单一短量子路径贡献的连续辐射谱,叠加该连续谱210次到280次谐波获得了脉宽为38 as的强、短孤立脉冲,其强度比单色场情形提高了11个数量级. 研究进一步表明,两束激光脉冲的时间延迟从0.05π到－0.05π之间获得的孤立阿秒脉冲是最优化的,且脉冲持续时间 关键词： 组合激光脉冲 相干叠加态 阿秒脉冲     

Isolated ultrashort attosecond pulse generation from a coherent superposition state in a few-cycle chirped laser pulse

We theoretically demonstrate an efficient method for producing an isolated ultrashort attosecond pulse by high-order harmonic generation in an intense few-cycle chirped laser pulse. Our simulation calculations show that the harmonic spectrum reveals an ultrabroad extreme ultraviolet supercontinuum when the initial state is prepared in a coherent superposition of the ground and first excited states. It is also shown that the method can enhance the short quantum path and eliminate the long one, and then an isolated 23-attosecond pulse is produced. By properly adjusting the chirp parameter, a clean single attosecond pulse as short as 11 attoseconds is directly obtained.     

Intensity improvement in the attosecond pulse generation with the coherent superposition initial state

We investigate the coherent superposition initial state effect and found that when the initial active electron state is prepared in the coherent superposition of the 1s and 2s states of the He⁺ ion and the chirp parameter of the fundamental field in the two-color scheme is chosen to be β=0.3$\beta =0.3$, the harmonic cutoff energy is remarkably extended and the harmonic yield is enhanced by at least 6 orders of magnitude compared with the case of the single 1s ground state with chirp-free pulse. An ultrabroad supercontinuum with a 458 eV bandwidth is formed, directly producing an intense isolated 34 as pulse.     

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.     

A strong single attosecond pulse generation from an atomic superposition state with chirped laser fields

We numerically investigate the chirp-depending of supercontinuum generation with preparing He+ ions in a coherent superposition of the states 1s and 2s. The results show that the initial population of the 2s state can lead to the formation of intense supercontinuum in spectrum. By precise control of chirp parameter, the spectral width and intensity of supercontinuum harmonics increase. Moreover, with a synchronous decrease of pulse durations, the bandwidth of the intense supercontinuum increases. The time–frequency characteristic of harmonics reveals that the long quantum-path is dominated in supercontinuum-region. As a result, an intense 7-as isolated pulse with a bandwidth of 570 eV can be achieved.     

啁啾激光与半周期脉冲形成的组合场驱动原子产生单个阿秒脉冲

提出了由波长为800 nm、脉冲宽度为5 fs的啁啾激光与半周期脉冲形成组合场,并利用这种组合场驱动一维模型氦原子获得单个阿秒脉冲. 通过数值求解一维氦原子的含时薛定谔方程,发现氦原子在组合场驱动下高次谐波谱的截止位置可以扩展到I_p+21.6U_p. 对第二平台区域不同范围内高次谐波的叠加都能得到单个阿秒脉冲,最短可达37 as,特别是对平台区域的前端进行叠加不仅能够得到较短的单个阿秒脉冲,而且与截止位置附近高次谐波构造的阿秒脉冲相比,强度提高了3个数量级. 关键词： 啁啾激光场 半周期脉冲 高次谐波 阿秒脉冲     

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.     

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.