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.     

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.     

强场下氢分子离子高次谐波谱的振动响应

利用含时波包方法中的劈裂算符方案研究了激光场中分子振动对氢分子离子高次谐波谱的影响.研究表明,平台区的高次谐波的强度随着振动量子数的增大而增强,增大激光强度能产生更强的谐波谱.     

强激光场中氘原子相对论高次谐波的计算

研究相对论领域内，激光场的强度对氘原子辐射高次谐波的效应。结果表明激光场的强度越强则氘原子辐射出谐波越多。同时对激光场的强度与氘原子辐射谐波在空间分布关系也进行了分析和讨论。     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd∶YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了等离子体电子温度与激光能量之间的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线和离子谱线强度有显著的增强作用,铝等离子体的电子温度随激光功率密度持续增长.     

通过优化双色激光场的波形来扩展高次谐波的截止位置

利用遗传算法优化了电子在电场中运动获得的最大返回动能,得到了组合双色场的波形.结果表明,在激光脉冲总能量不变的前提下,优化得到的双色场能够将产生的高次谐波的截止位置提高2倍,而且谐波场的强度不会有明显的降低.本文的结果可为实验上更好地实现宽频高次谐波提供理论指导.     

基于强激光场与固体靶相互作用的等离子体光栅产生新机制研究

等离子体光栅由于不存在电磁场击穿效应,因此在强场物理研究中有着重要的应用.通过粒子(particle-in-cell, PIC)模拟的方法,利用皮秒强激光脉冲(激光场强度I的数量级约为10¹⁵W/cm²)与超临界密度固体靶(粒子数密度n≈10nc)相互作用,发现了一种等离子体数密度光栅产生的新机制.研究表明,这种新型等离子体光栅来源于强激光在固体靶中激发的等离子体波的干涉.因此只需要单束激光就可以激发产生,其持续时间可达数皮秒量级.该光栅具有纳米尺度的空间周期,相比于传统的通过两束激光在稀薄等离子体中干涉产生的激光波长尺度(微米)的等离子体光栅,这一发现对于x波段的强光操控有着潜在的应用价值.     

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.     

环境气体种类对烧蚀粒子输运动力学的影响

为深入理解纳米硅(Si)晶粒的成核机理,实现纳米Si晶粒的均匀可控,采用蒙特-卡罗(MonteCarlo)模拟方法,对脉冲激光烧蚀单晶Si靶沉积纳米Si晶薄膜过程中烧蚀粒子在环境气体中的输运动力学过程进行了模拟,并研究了环境气体种类对烧蚀粒子时空分布的影响.研究结果表明,当环境气体种类确定时,随着时间的推移,烧蚀粒子强度分布的峰值右移;并且在He环境气体中烧蚀粒子的传播距离最大,在Ar环境气体中烧蚀粒子传播距离最小;随着距靶的距离增加,烧蚀粒子的强度减小,在Ne环境气体中传输的烧蚀粒子出现二次强度峰的时间最早,并且强度峰值最大.     

基于不同物理机制的固体高次谐波产生对激光参数依赖特性的理论研究

高次谐波产生(high-order harmonic generation,HHG)机制的研究,主要集中在带间极化和带内电流,以及由Berry曲率引起的反常电流机制上.将强激光诱导完整电流分解为不同机制的贡献,得到长期以来被忽视的混合项电流.通过数值求解半导体Bloch方程(semiconductor Bloch equation,SBE),研究了不同机制产生高次谐波的峰值振幅和激光波长相关性,探索了各电流机制之间的相干性.研究发现,无论是随着波长变化还是随着峰值振幅的变化,混合项电流与带间极化电流诱导的高次谐波谱有着十分相似的变化规律,以及极其接近的谐波强度;同时发现Berry曲率诱导的反常谐波只能产生垂直于激光场偏振方向的偶次谐波,且在波长和峰值强度变化过程中出现的极小值是反常谐波独有的特征.通过分析不同机制之间的干涉作用,发现带间极化谐波与带内谐波(包括反常谐波)在垂直偏振方向上发生了明显的相互干涉,而混合项谐波与带内谐波的相干则微乎其微.     

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。     

中红外激光场中分子高次谐波生成的单轨道和多轨道效应（英文）

采用非微扰电动力学的方法研究了中红外激光场驱动分子产生的高次谐波能谱,并分析了不同分子轨道的贡献.研究发现,单个分子轨道产生的高次谐波能谱呈现出分子结构导致的干涉极小值.长脉冲中干涉极小值的位置随着激光强度增加向高能端移动,短脉冲中其位置固定.这种差别是由于不同脉宽的激光场中电子抖动动能的变化引起的.干涉极小值的最大移动量等于激光场中电子的抖动能.多个分子轨道辐射的谐波会产生干涉,这种干涉效应主要体现在两个方面:一是掩盖了单个轨道谐波谱的干涉极小值,从而使得总能谱中极小值不明显;二是通过总能谱中干涉结构的变化,体现出单轨道谐波谱中干涉极小值前后的相位突变.本研究解释了一系列的实验观测并预言了有待观测的现象.     

中红外激光场中分子高次谐波生成的单轨道和多轨道效应

采用非微扰电动力学的方法研究了中红外激光场驱动分子产生的高次谐波能谱,并分析了不同分子轨道的贡献.研究发现,单个分子轨道产生的高次谐波能谱呈现出分子结构导致的干涉极小值.长脉冲中干涉极小值的位置随着激光强度增加向高能端移动,短脉冲中其位置固定.这种差别是由于不同脉宽的激光场中电子抖动动能的变化引起的.干涉极小值的最大移动量等于激光场中电子的抖动能.多个分子轨道辐射的谐波会产生干涉,这种干涉效应主要体现在两个方面:一是掩盖了单个轨道谐波谱的干涉极小值,从而使得总能谱中极小值不明显;二是通过总能谱中干涉结构的变化,体现出单轨道谐波谱中干涉极小值前后的相位突变.本研究解释了一系列的实验观测并预言了有待观测的现象.     

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.     

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.     

激光焦斑分析系统

介绍了激光焦斑图象的二维微机分析方法与系统。根据CCD的特性建立了焦斑图象的灰度与胶片上黑密度之间的转换关系;并根据胶片的物理特性及成象系统对激光能量的衰减系数,推导出计算产生焦斑的激光能量的计算式以及胶片反差系数的计算公式。并详细地讨论了利用各种焦斑图象构成一具有完整激光能量信息的图象(即焦斑嵌套)的意义和方法。文中还对胶片本底灰雾的影响进行了讨论并给出了解决办法。     

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.     

利用不对称极化门方案增强阿秒脉冲的强度

理论提出了一种利用不对称极化门方案来增强阿秒脉冲强度的方法.结果表明,当两束圆偏振激光场采用不对称的强度时,不仅谐波干涉减小,而且谐波辐射强度明显增强,呈现了一个带宽在85 eV几乎由单一量子路径贡献产生的超长连续平台区.最后,通过叠加该平台区的谐波辐射光谱可以获得一个半高全宽在52 as的超短单个阿秒脉冲.     

不同啁啾调制对光谱连续区的影响

利用啁啾场调控激光波形,理论研究了不同啁啾场对高次谐波光谱的影响. 结果表明：当采用对称中间啁啾调控时,谐波截止能量的延伸及光谱连续区来自于激光中间区域. 当采用不对称负向啁啾调控时,谐波截止能量的延伸及光谱连续区来自于激光下降区域. 虽然,谐波截止能量在不同啁啾调控下都可以得到延伸,但是,不对称负向啁啾场下光谱连续区的强度要比对称中间啁啾场下光谱连续区强度高2个数量级. 最后,通过叠加光谱连续区上的谐波可以获得2个脉宽在38 as的单个阿秒脉冲. 并且,负向啁啾场下获得脉冲强度要比对称中间啁啾场下获得脉冲强度高2个数量级.     

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.