两种特殊调制光纤中高次谐波输出的理论模拟

从薛定谔方程和激光场、谐波场的传播方程组成的自洽模型出发,采取了一种简化模型,数值模拟了超强超短激光脉冲与充有较高压强的惰性气体在周期调制光纤中的高次谐波输出。计算结果表明,较高次谐波的转换效率得到增强,与实验结果相一致,从而验证了简化模型的可行性。在此基础上,引入了线性啁啾调制光纤,通过进一步的理论模拟,发现在线性啁啾调制光纤中,高次谐波的效率可得到进一步提高,同时也有利于产生脉宽窄的单阿秒脉冲。     

激光波形优化产生水窗区单阶谐波

通过激光波形调控,理论提出一种获得水窗区间单阶谐波的方法.研究表明,在双色激光场中适当引入啁啾调制可获得强度增强一个数量级的单阶谐波.随后,在啁啾波形处适当引入半周期激光场可使单阶谐波进一步向高能区延伸,进而覆盖整个水窗区间.最后,在不同啁啾场以及半周期场的组合下可获得波长可调的水窗区间单阶谐波.     

正交双色场中氦原子体系高次谐波产生的理论研究

通过求解二维含时薛定谔方程理论研究了氦原子体系在正交双色场中高次谐波的产生.数值结果表明调节x方向激光的强度谐波的效率并不会有明显的改变但是可以拓宽谐波谱,此时主要由长量子轨道控制谐波的发射.     

He^＋离子在啁啾激光和高频脉冲组合场中产生的单个阿秒脉冲

利用数值求解含时薛定谔方程的方法,从理论上研究了一维模型He＋离子在波长为1064nm的线性啁啾激光和高频脉冲形成的组合场中产生的高次谐波以及由这种高次谐波构造的阿秒脉冲特征.发现在组合场中,由于啁啾脉冲的作用和在适当的时刻加入了高频脉冲,不仅使高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波转化效率也得到有效地提高,当对第二平台区域的不同范围内高次谐波迭加都可得到单个阿秒脉冲,最短可达21阿秒.最后通过经典分析和时频分析解释了这种高次谐波展宽与阿秒脉冲发射过程的特点.     

理论分析振动态H2+偶次谐波的辐射机制

理论研究和认证了振动态H_2~+偶次谐波的辐射机制.结果表明,偶次谐波是由于谐波辐射在激光上升和下降区间的不对称效应所产生的.具体来说,在低振动态下,偶次谐波主要来源于激光下降区间.随着振动态增大,来源于激光下降区间的偶次谐波强度减弱;但是,一些来源于激光上升区间的偶次谐波逐渐增强.     

角动量视角下椭圆偏振激光场中的高次谐波生成研究

采用非微扰形式散射理论研究了椭圆偏振的强激光场中高次谐波的生成过程.把椭圆偏振激光场处理为左旋和右旋圆偏振激光的叠加,讨论了谐波生成过程中的角动量转化问题.研究发现,强激光场中高次谐波生成(HHG)的许多基本特征,都是角动量守恒的体现.用相位Bessel函数描述多光子跃迁过程,得到了谐波产生的几率幅公式,还展示了高次谐波产率随椭圆偏振度的变化.     

掺铬氟化铝锶锂激光腔内二次谐波和三次谐波产生的蓝光和紫外光可调谐光源

论文在调Q掺铭氟化铝锶锂激光腔内插入一块或两块偏硼酸钡晶体,分别进行了二次谐波和三次谐波获得了蓝光和紫外光区域的可调谐激光,其波长分别从448．1nm到465．1nm和从298.7nm到310nm范围内可调谐,在448.1nm处的二次谐波脉冲能量为10．2mJ,脉宽43ns,线宽0.02nm,在298.7nm的三次谐波能量达0.7mJ.     

核运动对H2+和D2+谐波截止区域强度的影响

理论研究了不同激光条件下H2+和D2+谐波截止附近区域强度的变化. 结果显示，在低激光强度下，当采用短脉宽激光场时，H2+谐波强度大于D2+谐波强度. 随着脉宽增大，D2+谐波强度增强并且大于H2+谐波强度. 在高激光强度下，当采用短脉宽激光场时，虽然H2+谐波强度依然大于D2+谐波强度，但其强度差比低激光强度时有所减小. 当采用长脉宽激光场时，D2+谐波强度大于H2+谐波强度. 理论分析表明，不同尺度的核运动是导致H2+和D2+谐波辐射强度不同的原因.     

氧分子低阈值谐波中的干涉效应

通过改进的非微扰量子电动力学(QED)理论,研究了强激光场中激发分子产生的高次谐波,并分析了能量低于电离阈值的谐波随激光波长的变化.研究结果表明:当激光光强较高时,氧分子产生的谐波极小值是多个分子轨道独立产生的谐波相互干涉的结果;随着入射光波长的改变,单个分子轨道辐射的谐波出现π相位的突变,导致总谐波谱中出现了极小值;当光强较低时,总谐波由最高占据分子轨道(HOMO)产生的谐波主导,总谐波极小值即为HOMO谐波极小值.另外,随着激光波长的改变,单个复合通道产生的谐波也会发生π相位的突变,与不同复合通道产生的谐波相干叠加后造成单个分子轨道谐波的极小值.     

空间非均匀激光场下He原子辐射谐波的量子路径调控

理论研究了He原子在空间非均匀激光场下辐射谐波的量子路径调控.计算结果表明,随着空间非均匀激光场引入位置由负向-r0到正向-r0移动,谐波截止能量呈单调递增趋势,而且只有单一的短量子路径对最大谐波辐射过程起作用.通过分析谐波辐射时频分析图和电子含时波包演化图,对谐波辐射的特点给出了合理解释.随后适当引入一束太赫兹激光场,谐波强度被增强2个数量级,并且形成一个1208eV的超长平台区.最后,通过叠加谐波,可获得一系列持续时间在34as的超短脉冲,其波段覆盖为10~1nm.     

原子发射高次谐波的优化控制和动力学分析

原子分子在强激光场中发射的高次谐波是一种新型的便捷型光源,目前已在众多研究领域展现出了非常诱人的应用前景.本文综述了针对高次谐波转换效率低而对其进行优化控制的常用方法和结果,结合波形整形技术和遗传算法等演化算法,人们可以对高次谐波进行各种目的性的控制,特别是利用近年发展成熟的波形合成技术,可将谐波场的强度提高1个数量级以上,或者在不降低强度的基础上将谐波截止位置扩展2倍以上.最后介绍了一种全新的用于高次谐波分析的时频变换方法——同步压缩技术(Synchrosqueezing Transform,SST),该变换技术为理解和探索电离阈值附近及以下高次谐波发射的动力学过程提供了强有力的工具.     

双色反向旋转椭圆偏振激光场下氩原子的高次谐波发射的选择定则的验证

通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了氩原子在双色反向旋转椭圆偏振激光场作用下的高次谐波发射,双色反向旋转椭圆偏振激光场是由2个共面的频率为rω和sω(r=1,s=2,3,4,ω是圆偏振的基频)时的激光脉冲组成.通过理论计算我们发现在不同椭偏率下的氩原子的高次谐波谱的特性与2015年Milosevic[26]提出的选择定则一致.倍频场为2倍频,驱动激光场为反向旋转圆偏振激光脉冲时,高次谐波谱的3q阶次谐波被抑制,驱动激光场为反向旋转椭圆偏振激光脉冲时,高次谐波谱中被抑制的3q阶次谐波增强;倍频场为3倍频,驱动激光场为反向旋转圆偏振和椭圆偏振激光脉冲时,高次谐波谱的偶数阶次谐波被抑制;倍频场为4倍频,高次谐波谱中与5q阶次相邻的谐波阶次产生,其余谐波阶次被抑制,驱动激光场为反向旋转椭圆偏振激光脉冲时,被抑制的谐波阶次增强.我们计算了相对应激光场下的Lissajou's图形,从图中可以看到随着椭偏率的变化,Lissajou's图形的对称性被破坏,相应的高次谐波谱的特性发生变化;Lissajou's图形的对称性不变化,相应的高次谐波谱的特性不发生改变.     

分子取向对H2+谐波分布的影响

理论研究了H2+分子取向对谐波空间分布的影响. 结果表明：当激光偏振方向与分子轴方向一致时, 谐波辐射满足激光场正向时, 负向H核谐波辐射强度大于正向H核;激光场反向时, 正向H核谐波辐射强度大于负向H核. 随着分子取向角增大, 谐波辐射强度减弱, 尤其正向H核对谐波辐射的贡献明显减小, 因此导致正负向H核的谐波辐射强度差逐渐增大. 最后, 通过研究谐波辐射的时频分析以及电子波包随时间的演化给出了电子在双H核之间运动以及谐波空间分布的原因.     

高重复率低能量飞秒激光脉冲与氩原子相互作用产生相位匹配高次谐波

对高重复率低能量飞秒(fs)脉冲激光和静态氩气相互作用下产生相位匹配高次谐波进行了实验研究. 在重复频率为1 kHz单脉冲能量为0.55mJ的商品化全固化飞秒激光系统上获得了相位匹配27次谐波. 这是迄今为止在静态气体盒子内获得相位匹配27次谐波所用的最低激光脉冲能量. 对不同氩气气压下的高次谐波强度变化进行了研究. 分析了高次谐波光谱的蓝移和展宽. 并且对高次谐波的源尺寸和强度空间分布进行了分析, 发现相位匹配高次谐波的源尺寸和强度空间分布与非相位匹配情况截然不同.     

激光波形调控实现单阶谐波的增强

通过对双色场激光波形的调控,理论上获得了单阶谐波的选择增强.理论分析表明,单阶谐波的选择增强来源于‘W’波形下谐波辐射的折叠区域.而且,第二束调控场的脉宽对‘W’波形下所形成的谐波辐射折叠区域有较大影响.该研究为获得单阶谐波脉冲提供了一种新的方案,对激光光源的发展有帮助.     

H2+核间距对单阶谐波增强的影响

本文理论研究了在特定激光波形下, H2+核间距对单阶谐波增强的影响. 研究结果表明, 当特定激光波形驱动原子时, 谐波光谱可以呈现单阶谐波强度增强; 但是, 当用相同激光波形驱动H2+时, 单阶谐波强度增强的现象与H2+核间距离有关. 具体来说, 当H2+在平衡位置时, H2+谐波光谱呈现单阶谐波增强现象; 当H2+核间距在3~7 a.u.变化时, 单阶谐波增强现象消失; 当H2+核间距大于8 a.u.时, 单阶谐波增强会再次出现. 理论分析表明, 多通道谐波干涉是导致H2+单阶谐波强度变化的原因.     

氦原子在复合场中高次谐波产生的理论研究

本文通过求解一维含时薛定谔方程理论研究了氦原子在不同激光场中高次谐波的产生,计算结果表明:使用单色场与静电场及半周期场的合成场可有效拓宽谐波谱并实现对量子路径的操控,最终由短量子路径贡献于谐波的高阶部分.     

基于LabVIEW的TDLAS检测系统多参数影响研究

在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)红外气体检测系统中,用来表征气体体积分数大小的二次谐波信号,易受到各类硬件参数的影响.基于比尔朗伯定律与HITRAN数据库,使用LabVIEW研究参数对二次谐波的谐波幅值、对称度、峰宽的影响,并进行了谐波优化仿真实验.结果 表明:对于一般TDLAS检测系统,应优先选择合适...     

基于TDLAS技术的高斯线型二次谐波数值模拟与分析

作为新的痕量气体监测分析方法,可调谐二极管激光吸收光谱学的二次谐波技术在大气化学研究和污染气体监测得到实际应用.本文以CO气体的中心波长为λ0=1 579.74 nm的P(5)振-转吸收谱线为目标,建立高斯-线型的二次谐波信号数值模型,仿真得到二次谐波曲线,研究了二次谐波信号特性与调制度m的关系.并对仿真结果与洛仑兹吸收线型二次谐波信号特性进行了分析和比较.     

振动态H2+在抽运探测激光驱动下对谐波辐射强度的影响

理论研究振动态H_2~+在抽运探测激光驱动下对谐波辐射强度的影响.结果表明,在低振动态下(例如:υ=0),谐波辐射强度随抽运探测激光场延迟时间的增大而减小.随着振动态升高(例如:υ=2),不同延迟时间下的谐波辐射强度差减小.当振动态继续升高时(例如:υ=4),较大延迟时间下的谐波辐射强度反而高于较小延迟时间下的谐波辐射强度.最后,通过研究谐波辐射的时频分析图给出了谐波辐射强度变化的原因.