超高斯啁啾脉冲中里德堡钾原子的相干激发

采用含时多态展开方法(TDML),对超高斯频率啁啾的激光场中的里德堡钾原子布居数相干迁移进行了计算研究,结果表明:在合适的激光参数下,采用超高斯啁啾脉冲可以实现布居数在量子态间的有效跃迁.通过对该体系动态Rabi频率的分析,得出:实现布居数囚禁的关键不在于具体Rabi频率的大小,而在于实现Rabi频率的适时跳转.     

载波相位对超高斯脉冲的影响

研究了载波相位对超高斯脉冲的影响,数值模拟了载波相位与几周期超高斯脉冲的脉冲能量、时间重心、均方根脉冲宽度之间的关系.结果表明.当脉冲宽度在几个光学振荡周期时,载波相位对超高斯脉冲的性质就开始有较显著的影响,不同数值的载波相位对超高斯脉冲的影响不相同.不同阶数的超高斯脉冲受到载波相位的影响也不相同,阶数越高,载波相位对超高斯脉冲的影响越大.     

二阶群色散对超高斯脉冲频谱影响的解析研究

在考虑二阶群色散的情况下,从理论上推导了超高斯脉冲频谱的解析表达式.该式表明:超高斯脉冲在光纤中传输时群速度色散(GVD)效应并不改变脉冲频谱,只改变每个频谱分量的相位;超高斯脉冲的频谱只与脉形(由参数m决定)和初始啁啾有关.以解析式为基础绘制的频谱图表明:超高斯脉冲频谱的最大特点是具有较大的底座,且出现了旁瓣,因此,有更宽的频谱宽度与之对应.     

二能级和Λ型三能级系统中粒子布居的完全转移

采用缀饰态理论和能级交叉技术,分析了二能级和Λ型三能级系统的Stark快速绝热过程(Stark-Chirped Rapid Adiabatic Passage,简称SCRAP).SCRAP过程使用了两束激光脉冲,一束为近共振的泵浦脉冲,把粒子从基态驱动到激发态;另一束为远离共振的强Stark脉冲,它调节两能态之间的玻尔频率,使其与泵浦跃迁频率达到共振,产生两个交叉点.结果表明,适当选择脉冲间的延迟时间,可使泵浦脉冲在一个交叉点周围足够强,在另一个交叉点周围足够弱,粒子从基态转移到激发态的效率可以达到最大值1.     

二能级和∧型三能级系统中粒子布居的完全转移

采用缀饰态理论和能级交叉技术，分析了二能级和∧型三能级系统的Stark快速绝热过程（Stark-Chirped Rapid Adiabatic Passage，简称SCRAP），SCRAP过程使用了两束激光脉冲，一束为近共振的泵浦脉冲，把粒子从基态驱动到激发态；另一束为远离共振的强Stark脉冲，它调节两能态之间的玻尔频率，使其与泵浦跃迁频率达到共振，产生两个交叉点．结果表明，适当选择脉冲间的延迟时间，可使泵浦脉冲在一个交叉点周围足够强，在另一个交叉点周围足够弱，粒子从基态转移到激发态的效率可以达到最大值1。     

光子晶体光纤中脉冲阶数与初始啁啾对超高斯脉冲传输的影响

采用分步傅里叶法数值模拟了超高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程,着重分析了超高斯脉冲的脉冲阶数及所带初始啁啾对信号传输的影响.结果表明:随超高斯脉冲阶数增大,脉冲输出波形出现分裂,频谱加宽.若初始啁啾为正,则会使波形振荡分裂加剧,频谱进一步加宽;而若初始啁啾为负,则输出波形无分裂,输出频谱变窄.     

圆偏振强激光真空中加速电子最佳参数的分析

利用一维粒子模拟和解析的方法对圆偏振强激光在真空中加速电子进行了研究.研究表明,电子获得的最大能量与激光的强度有关,并且电子在激光场中加速有个最佳的加速距离,即当电子的位置与激光脉冲的峰值位置重合时,电子获得最大的能量,而最佳加速距离与激光脉冲的宽度和振幅有关.在电子获得最大能量的位置加入一个挡板能挡住激光而电子可以穿过,从而将电子从激光场中分离出来.     

Ba原子6pnk自电离Stark态的实验研究

利用孤立实激发技术和激光偏振组合技术,首次获得了外电场中Ba原子6pnk自电离Stark态光谱.6pnk自电离Stark态分别从|M|＝1和n＝13-15的6snk Stark初态激发而来.通过对比分析分别收敛于6p1/2和6p3/2电离限的自电离Stark态光谱,讨论了这些实验光谱在外电场中所具有的特殊性质.     

高激发氢原子同稀有气体原子在均匀弱电场中碰撞跃迁截面公式

本文考虑了外电场引起的高激发氢原子能级的Stark移动和波函数的畸变两个因素,将零场下高Rydberg原子同稀有气体原子的碰撞跃迁理论推广到有均匀弱电场存在的情况;同时推导出抛物量子数本征态间的形状因子和跃迁截面公式。     

Ladder型介质中双色超短脉冲共振传播的RCEP控制

利用不含慢变振幅近似(SVEA)和旋波近似(RWA)的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了单光子共振(即两个脉冲的中心频率分别与原子系统两个跃迁频率相等)情况中,在ladder型三能级原子介质中双色超短激光脉冲传播行为对相对载波包络位相(RCEP,以下简称相对位相)的依赖性.结果表明:相对位相对小面积双色脉冲的传播波形及频谱特性有显著的控制作用.相对位相的大小可以决定脉冲振幅大小、传播速度快慢、脉冲分裂与否及子脉冲数目多少.通过改变相对位相的数值可以获得更宽的频谱宽度及更高的光谱强度特别是高频分量的光谱强度.当双色脉冲面积增大时,相对位相对脉冲波形及频谱特性的控制作用有所减弱.     

Direct observation of electron dynamics in the attosecond domain

Dynamical processes are commonly investigated using laser pump-probe experiments, with a pump pulse exciting the system of interest and a second probe pulse tracking its temporal evolution as a function of the delay between the pulses. Because the time resolution attainable in such experiments depends on the temporal definition of the laser pulses, pulse compression to 200 attoseconds (1 as = 10(-18) s) is a promising recent development. These ultrafast pulses have been fully characterized, and used to directly measure light waves and electronic relaxation in free atoms. But attosecond pulses can only be realized in the extreme ultraviolet and X-ray regime; in contrast, the optical laser pulses typically used for experiments on complex systems last several femtoseconds (1 fs = 10(-15) s). Here we monitor the dynamics of ultrafast electron transfer--a process important in photo- and electrochemistry and used in solid-state solar cells, molecular electronics and single-electron devices--on attosecond timescales using core-hole spectroscopy. We push the method, which uses the lifetime of a core electron hole as an internal reference clock for following dynamic processes, into the attosecond regime by focusing on short-lived holes with initial and final states in the same electronic shell. This allows us to show that electron transfer from an adsorbed sulphur atom to a ruthenium surface proceeds in about 320 as.     

频率啁啾的激光场中钾原子的激发与态囚禁

采用含时多态展开方法,对频率啁啾的激光场中的里德堡钾原子的布居数相干迁移特性进行了计算研究.结果表明:在合适的激光参数下,可以实现布居数在两个量子态之间的完全迁移和量子态的囚禁.     

掺钛蓝宝石激光器自锁模机制分析

掺钛蓝宝石自锁模激光器中产生自锁模的主要因素是自振幅调制（ＳＡＭ）、自相位调制（ＳＰＭ）和群速度色散（ＧＶＤ）。本文详细地分析了三要素在锁模脉冲形式的不同阶段所起的作用,指出在整个过程中自振幅调制对脉宽压缩起主要作用,而引入的适量负群速度色散在后期对ＳＰＭ效应与正ＧＶＤ起补偿作用,可获得最窄脉冲。最后,讨论了形成不稳定锁模脉冲的可能性。     

Underwater holmium-laser-pulse-induced complete cavitation bubble movements and acoustic transients

The complete evolution of holmium-laser-pulse-induced cavitation bubble movements and acoustic transients underwater are investigated experimentally. The laser was single fiber-guided and had a 300 mJ pulse energy and 300 μs pulse duration (full width at half-maximum). In our experiments, more than four oscillations and four acoustic transients were demonstrated. 272 μs after laser onset, the cavitation bubbles reached their maximum transverse and longitudinal lengths of 2046 and 1914 μm, respectively. The maximum transverse and longitudinal bubble wall velocities were 28.9 and 39.2 m/s at 560 and 528 μs after laser onset, respectively. This investigation will be helpful to make good use of cavitation effect in medical applications of holmium laser pulses.     

LD泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器性能实验研究

采用7.5 cm的直腔,对LD泵浦的Nd:YVO4/Cr4+:YAG被动调Q激光器的脉冲性能进行了相关实验研究。采用两块不同透过率的输出镜和两块不同小信号透过率的Cr4+:YAG晶体,分别研究了调Q脉冲的平均输出功率、脉冲宽度、重复频率、单脉冲能量以及峰值功率随泵浦功率的变化关系。在泵浦功率达到13.3 W时,采用6.5%的输出镜和小信号透过率为60%的Cr4+:YAG晶体得到了最短脉宽为15 ns且具有高稳定性和可靠性的调Q脉冲输出,其相应的峰值功率可达到3.04 kW,适用于军事国防领域。     

1.9 ns LD端面泵浦Nd:YVO4/GaAs被动调Q激光器

研究了激光二极管端面泵浦Nd:YVO4/GaAs被动调Q激光器的输出特性。在连续光运转和调Q运转情况下,得到的激光最高输出斜效率分别为41.5%和11.4%。用一片700 μm厚的GaAs薄片作为饱和吸收体,对1.06 μm激光透过率为6.5%的平面镜作为15 mm谐振腔的耦合输出镜,得到的最短脉宽仅为1.9 ns。在泵浦功率由0.5 W上升到5.6 W的过程中,用T为6.5%和20%的输出镜得到的脉冲重复频率从18.7和23.9 kHz分别上升到53和41.3 kHz。两种输出镜透过率下得到的最大脉冲能量分别为8.5和13.3 μJ,相应的峰值功率高达4.45和4.6 kW。此激光器具有非常高的振幅稳定性,在高泵浦功率下调Q脉冲振幅波动小于3%。     

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.     

飞秒激光在蓝宝石晶体表面加工微细结构的实验研究

由于蓝宝石晶体具有很高的硬度和耐磨蚀性,很难进行机械和化学腐蚀加工。笔者利用波长780 nm、频率1 kHz和脉冲宽度164 fs的飞秒脉冲激光在蓝宝石晶体表面进行了微细结构加工的实验研究。采用飞秒激光静态照射蓝宝石晶体表面,通过飞秒激光烧蚀孔的直径和脉冲能量的关系,计算了飞秒激光烧蚀蓝宝石晶体的两种烧蚀状态下的烧蚀阈值和有效烧蚀半径。通过直线扫描实验,在不同实验条件下在蓝宝石晶体表面加工微槽,获得微槽的宽度和深度与飞秒激光主要参数之间的关系。研究结果表明,微槽的加工表面可通过增加扫描次数而得到明显的提高,且扫描次数的增加对微槽的宽度和深度基本无影响。利用聚焦的飞秒激光束沿着轨迹扫描,在蓝宝石晶体表面加工出比较清洁的微小结构,可以为实现微结构的精密加工提供指导。     

光电子成像方法研究N2多光子电离过程

利用速度映像成像技术实验探测了N2在70 fs,410 nm,场强(1-3)×1014W/cm2范围内的光电子成像,获得了光电子的动能分布和角分布.研究表明分子强场电离有一些和原子相似的性质.电子产生于两步过程,中间态有真实布居.在低场强非共振布居转移起主要作用,在较高场强共振布居转移起主要作用.光电子角分布体现中间态的角量子数特征.