利用啁啾场与单极场的组合场驱动He+发射高次谐波

数值研究了He~+在啁啾场与单极场下发射高次谐波及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当He~+的初始波函数布局在基态与激发态的叠加态时,其谐波强度比单基态时增强7个数量级.随后在啁啾场及单极控制场的作用下,谐波发射的截止能量明显增强,谐波的干涉结构也明显减小.引入空间非均匀效应,谐波截止能量得到进一步延伸,形成一个320eV的平台区.通过叠加谐波,可获得3个持续时间在45~48as的X射线脉冲.其强度比单基态输出的脉冲增强5~6个数量级.     

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.     

中红外啁啾激光驱动CO分子产生单个软X射线阿秒脉冲

采用中红外啁啾激光和单极脉冲组合场驱动定向的CO分子产生了能量高达6 keV(～0.2 nm)的软X射线高次谐波.研究结果表明,用啁啾激光可实现谐波平台的显著展宽,加入单极脉冲使得谐波截止位置大幅度拓展,更重要的是在非常宽的能量范围内产生了超连续谐波.对平台区不同阶次范围的谐波进行叠加都可以合成出单个阿秒(as)脉冲,最短脉宽为26 as.结合经典轨迹模拟和量子时频分析,展示了如何通过引入啁啾和单极脉冲实现对量子路径的有效控制.     

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.     

非线性啁啾波形优化获得超短阿秒脉冲

本文通过调控非线性啁啾波形,提出了运用两种非线性啁啾组合波形延伸谐波截止能量以及增强谐波强度的方法. 研究结果表明,适当调节组合场的二阶和三阶啁啾参数、啁啾延迟以及其它激光参数后,激光波形得到最佳优化. 在最佳波形驱动下,谐波截止能量和辐射强度明显增大,进而我们可以获得脉宽在39 as的孤立脉冲.     

利用He+离子链模型增强谐波辐射强度

本文提出一种利用He~+离子链模型来增强谐波辐射强度的方案.通过求解薛定谔方程,理论模拟了单个He~+离子以及He~+离子链辐射谐波的特点,并结合电离几率,谐波辐射时频分析图,含时电子波包运动分析了谐波辐射及电子运动过程.计算结果表明,使用He~+离子链模型可以有效增强谐波强度以及延伸谐波截止能量.     

非均匀组合场驱动He原子获得高强度keV阿秒脉冲

理论提出了一种利用非均匀组合场驱动He原子产生高强度keV高次谐波光谱和阿秒脉冲的方法.结果表明,适当叠加多周期双色中红外场与一束少周期近红外场时,谐波截止能量可以得到有效延伸,并且谐波光谱呈现由单一量子路径贡献而成的平台区.随后,适当引入一束紫外光源,在共振增强电离的影响下,谐波辐射效率可以增强500倍.最后,通过叠加平台区的谐波,可获得多个脉宽持续范围在35 as以下的单个阿秒脉冲.     

调节X2+同位素分子电荷共振增强电离时刻获得高强度阿秒脉冲

利用X_2~+同位素分子(H_2~+、D_2~+、T_2~+)谐波辐射的特点,提出一种有效获得高强度谐波连续区和孤立阿秒脉冲的方法.研究表明,在不同脉宽激光作用下,H_2~+、D_2~+和T_2~+分子可分别进入电荷共振增强电离区域.当激光振幅区域的半个周期正好处于电荷共振增强电离区域时,具有最大辐射能量的谐波能量峰正好具有最佳的辐射强度.随后,在此区域引入半周期单极激光场,被选择出来的谐波能量峰可以继续延伸,进而获得一个仅由单一能量峰贡献而产生的高强度谐波连续区.通过叠加连续区上的谐波可以获得脉宽仅为42 as的孤立阿秒脉冲.     

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.     

局域微场增强的高次谐波产生及其电子动力学

本文使用最简单的双原子分子模型H_2~+研究局域微场增强中的高次谐波产生过程.通过选择H_2~+的初始态为基态与第一激发态的相干叠加,构造初始局域波包.通过使用分裂算符法求解大核间距H_2~+对应的含时薛定谔方程和使用空间不对称的吸收函数,分辨出了不同路径对高次谐波谱的贡献并验证了通过调节激光场的载波相位可对路径加以调控.计算发现电子不经过典型隧穿电离直接从一个核迁移到邻近核的路径主要贡献较低阶的谐波谱,这些较低阶谐波的强度会随着局域微场的增强而显著增加,这一机制可能会对局域掺杂的固体高次谐波产生研究有所启发.     

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.     

啁啾激光场对H2+电离及解离的影响

理论研究了两种不同啁啾激光场对H_2~+电离以及解离几率的影响。结果表明:在二阶啁啾场下,H_2~+的电离和解离几率会随着啁啾参数由负向到正向的变化而呈现线性减小。在三阶啁啾场下,H_2~+的电离和解离几率随着啁啾参数的变化呈现‘W’形结构,并且最大电离和解离出现在啁啾参数为0.01处。     

飞秒激光脉冲倍频的实验研究

利用2mmKDP晶体对中心波长790nm、脉冲宽度75fs、晶体表面强度约1011W/cm2的超短超强激光脉冲进行了倍频实验研究。通过对基频脉冲能量及频率啁啾的优化,可以获得高于40%的能量转化效率。观测了基频脉冲频率啁啾对倍频光产生的影响,发现激光脉冲啁啾为零时对应的倍频转化效率最高;对于相同的光栅相对位置,正啁啾基频脉冲的倍频转化效率高于负啁啾。     

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.     

强场和原子分子物理专题·编者按

<正>随着啁啾激光放大技术及其相关研究的进展,人们在实验室中可以获得场强达到或者大于1014W/cm2、脉冲宽度小于100fs的激光脉冲.经过适当的压缩和参量转换过程,人们甚至可以获得脉冲宽度小于100as的光脉冲.原子分子体系在这样的光场作用下,表现出众多新奇的物理现象,包括多光子阈上电离、强场隧穿电离、越垒电离、相干高次谐波辐射、相干太赫兹辐射、分子阈上解离、分子键软化和硬化、分子库仑爆炸、阿秒瞬态吸收等.因为这类光场的电场强度可以和氢原子基态中电子感受到的原子核电场强度相当或者更大,脉     

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.     

初始啁啾对飞秒光脉冲传输的影响

超短光脉冲在光纤中传输时将受到多种类型的扰动,而初始啁啾对超短光脉冲传输的影响也越来越得到重视.本文以广义非线性薛定谔方程为理论基础,采用对称分步傅立叶方法作为数值模拟的方法,分析了初始啁啾对飞秒光脉冲在光纤中传输的影响,数值计算表明:啁啾的临界值有不同程度的减小,相对较小的啁啾也会大大影响飞秒光脉冲的传输,引起很大的能量损耗.为保证通信系统性能,必须消除或尽可能减小初始啁啾.     

强激光场中涡旋电子的动力学过程

研究了携带固有轨道角动量的强涡旋电子在强激光中的动力学过程.利用相对论拉莫进动方程和自旋进动方程(T-BMT)方程,研究了涡旋电子的内禀轨道角动量和自旋角动量在啁啾激光场中的演化规律.由于啁啾激光脉冲的不对称性,初始静止的涡旋电子在啁啾脉冲的作用下获得了MeV的加速,并实现了自旋和固有轨道角动量的纵向旋转.因此,通过调控啁啾激光的啁啾参数可以获得具有任意角动量方向的相对论涡旋电子.此外,在FoldyWouthuysen表象中,强涡旋电子的运动受到类Stern-Gerlach力的显著影响,从而偏离散射平面.这一现象揭示了轨道角动量和电磁场的相互作用及其与电子动量之间的内在关联,并为控制相对论电子的运动提供了一种全新的手段.     

近变换限制脉冲在色散管理孤子系统中的传输

对含频率啁啾的高斯脉冲在色散管理孤子系统中的传输进行了分析。结果表明初始啁啾的存在将使脉宽和幅度沿传输距离涨落,并引起能量加重因子的增加。还研究了由谱窗技术产生的近变换限制脉冲在色散管理孤子系统中的传输问题。结果表明,通过合适的能量加重,近变换限制脉冲传输非常稳定,且其性能比相应的均匀低色散孤子系统还好,这表明色散管理系统比均匀光纤系统在光孤子源方面具有更大的啁啾及波形容差。     

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.