一维模型原子高次谐波特性研究

通过数值计算求解含时的薛定谔方程,研究了在隧道电离区域16个激光脉冲作用于不同势阱势函数对应的一维模型原子产生的高次谐波特性,结果表明：在隧道电离区域势函数势阱的形状对一维模型原子的高次谐波强度产生较大影响,同时谐波的平台宽度的高阶区域也受到势函数的影响.     

椭圆偏振光中库伦势对原子单电离的影响

采用三维半经典系综模型,研究椭圆偏振光中库伦势导致原子单电离出射角分布不对称的问题。模拟结果表明,库伦势主要影响了光电子在激光主极化方向的动量。在隧穿0.20倍的激光光学周期之后或者在离核40个原子单位以外不考虑库伦势,库伦势对光电子的出射角分布影响很小。这个结论对简化强激光场电离的模拟有着重要的指导意义。     

模型原子在双色场辐照下的高次谐波发射

利用双色场辐照一维势模型原子,发现得到的谐波功率谱呈现双平台,且二次平台呈准连续谱状态。根据经典SMT理论、模型原子在双色场中的电离机制和高次谐波的受激复合特性分析了双平台结构的成因。     

含时密度泛函方法模拟氦原子高次谐波的产生

采用含时密度泛函(TDDFT)方法,结合赝势模型和电子交换相关作用的广义梯度近似,模拟了氦原子在超强飞秒激光脉冲(2×1014W.cm-2,616 nm)作用下的高次谐波产生现象.结果表明:氦原子的高次谐波谱具有典型原子谐波谱的特征,截止频率为41.     

双色激光场中激光强度影响电离的研究

该文利用短时指数传播子对称分割法和快速傅立叶变换技术数值求解了一维含时的Schrǒdinger方程。在理论上研究了双色激光场的强度对分子电离的影响．计算结果表明,不同的基波激光强度可以明显改变电离几率随原子间距变化的趋势,而随着基波和谐波激光强度之间配比的变化,电离几率随原子间距变化的趋势基本保持不变．采用外静电场电离模型合理解释了这些现象．     

阿秒科学前沿开拓与强场量子相干控制研究

该研究产生更短脉宽、更高光子能量与更高亮度的阿秒相干光源以及原子分子中阿秒电子波包的探测和控制,预期目标主要包括:(1)实现亚飞秒时间尺度和原子级空间尺度内实时观测和控制电子动力学行为;(2)在多电子弛豫过程中,电子重排、电子-电子碰撞动力学等多电子复杂动力学研究中取得若干突破;(3)揭示有重要意义的化学反应的电子动力学物理本质。探索阿秒脉冲作用下物质的电子动力学新规律及其应用。开展中红外激光与气体介质相互作用产生高次谐波的实验和理论研究,采用双色场方法获得高次谐波连续谱,为进一步将阿秒脉冲宽度测量和光子能量推进到"水窗"做准备。从理论上深入了解分子结构和反应通道和分子高次谐波之间的联系,以及和激光参数之间的关系,为实验研究做准备。获得了一些系列研究成果,包括发现太赫兹辐射波形可以通过改变驱动激光脉冲的CEP而实现控制,在光丝等离子体中太赫兹辐射发生极性反转,利用周期量级极端超快激光脉冲光场自身的不对称性获得增强的太赫兹辐射;发现基于独立电子近似的遂穿模型不能解释次序双电离中的许多现象等。     

原子强场双电离的关联电子动力学

强激光与原子分子相互作用时,有许多由电子关联效应导致的新现象.强激光场驱动下的原子分子双电离,特别是非次序双电离,是一种典型的由电子关联作用引起的物理过程,为人们研究电子关联效应提供了一种重要途径.本文介绍了基于冷靶反冲离子动量成像谱仪技术对强场双电离关联电子微观动力学的研究现状,总结了不同激光强度下非次序双电离的微观动力学过程,进一步介绍了基于双色场对非次序双电离关联电子动力学过程控制的理论及实验研究.最近强场次序双电离实验观察到了许多与以前的理论模型预言相悖的物理现象,本文介绍了最近发展起来的次序双电离模型对这些现象的解释,以及此理论模型预言的次序双电离的有趣现象.     

双模激光场中原子势场研究

应用一阶玻恩近似理论,分别利用Yukawa势、静电屏蔽势及光学模型势对双模激光场中电子-氩原子散射的微分散射截面进行了研究计算.从计算结果可以看出,极化和交换效应在散射过程中起着重要作用,同时也表明光学模型势能够准确的描述激光场中的原子势场.     

分子光谱和光解离动力学研究实验装置的研制

本文介绍了新研制的研究分子光谱和光解离动力学实验装置的主要结构和功能,其特点是集激光光解、激光诱导等离子体、激光诱导荧光、共振增强多光子电离和时间飞行质谱等研究技术于一体.详细介绍了在该实验装置上可开展的研究工作和实验方案设计,诸如:分子、自由基及其离子的共振增强多光子电离谱研究、含金属自由基的激光诱导荧光和共振增强多光子电离研究、多原子分子的光解离动力学研究等.并给出了在该装置上测定的CS2激光共振增强多光子电离的时间飞行质谱信号.     

用伪谱方法计算强激光场中一维原子的高次谐波和电离几率

引入非线性空间变换,用伪谱方法求解了一维原子在强激光场中的薛定谔方程,计算了一维原子在强激光场中的高次谐波和电离几率,其结果与分裂算符法得到的结果符合得很好.     

Ways to produce and measure atto- and femtosecond soft X-ray pulses

The ways to produce and measure atto-and femtosecond soft X-ray pulses are reported. The laser phase relation of high-order harmonic generation(HHG) shows two different radiation energy distribu-tions in time(or laser phase) domain. These energy-phase relations are helpful for realizing the dy-namic processes of HHG. Two presented parameterized formulas can be used to calculate the durations of the energy distributions with a bandwidth of the pulse. These formulas are useful in calculating and simulating pulses transports and interactions with mediums. The time structures of atto-and femto-second soft X-ray pulses can be directly measured with photoelectron spectrum transfer equations and the related laser phase determination methods without any previous pulse shape and the instantane-ous frequency assumptions. These equations and methods can be used to evaluate and improve the technical parameters of the ultra-short X-ray sources. They have wide measurement ranges and high time resolutions,which may enable ultra-fast measurements to reach metrological precisions,and lead to a new tide of scientific researches in physics,chemistry,biochemistry,etc. The application of atto-and femtosecond X-rays as well as the theoretical and technical problems in measurements are briefly discussed.     

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.     

超短脉冲高次谐波谱的连续性

研究超短脉冲（3个光学周期）高次谐波发射功率谱的性状及其成因. 结果表明, 短脉冲谐波谱与长脉冲（10个光学周期）相比, 其平台区末端的谐波谱变得伪连续. 这是由于3个原因导致该现象: (1) 在短脉冲情形下, 谐波的生成仅经历1~2次辐射, 在长脉冲情形下, 谐波的生成经历多次辐射的累加; (2) 对于相同的谐波级次, 短脉冲比长脉冲的谐波线宽宽; (3) 短脉冲比长脉冲的激光频谱宽.      

Radiation properties of high-order harmonic generation for the measurements of femto- and attosecond X-ray pulses

Radiation properties of high-order harmonic generation （HHG） are calculated for atoms in a strong laser field. The laser-duration dependence and the carrier-envelope-phase （CEP） dependence of HHG radiation properties are presented. The CEP dependence of the pure single distribution pulse of HHG radiation properties shows interesting 180° periodic structures. The quantum enhancement of the laser-assisted photo-ionization by femtosecond （1 fs=10^-15 s） and attosecond （1 as=10^-18 s） X-ray pulses and the interference patterns of photo-electron energy spectra are theoretically investigated. Transfer equations are presented for pulse reconstructions. The theoretical root-mean-square time （energy） differences of attosecond pulse reconstructions with different durations are less than 2 as （0,8 eV）. These methods may be developed as basic techniques to access ultra-fast measurements and molecular movie.     

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.     

弓形结构冷原子干涉重力测量精度分析

为了提高冷原子干涉测量重力的精度,提出了一种弓形结构干涉方案.该方案通过改变施加在冷原子上的Raman脉冲的方向和数量,构造出弓形结构的干涉路径.根据激光传播相位得到干涉相位差和重力加速度的线性关系,其比例系数决定了干涉仪的灵敏度;利用费曼路径积分的方法计算原子波包的传播相位,并应用微扰理论分析重力梯度误差和地球自转误差;使用矩阵方法分析原子波包干涉不重合误差.与Mach-Zehnder型和四单向脉冲干涉仪相比,弓形结构的重力梯度误差和波包不重合误差均得到降低.又推导了含有多个弓形结构的干涉仪相位差与光脉冲相位和重力加速度的关系式,发现随着弓形结构数量的增加,干涉仪的灵敏度不断提高,但其提高的程度递减.     

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.     

啁啾激光脉冲控制电子纵向动量关联谱研究

采用三维半经典再散射模型研究了周期量级啁啾脉冲中He原子非序列双电离电子的纵向(沿激光电场极化方向)动量关联谱,其中一、三象限分布的不对称性对啁啾参数变化很敏感.该性质是由电场分布的不对称性引起的.通过调节啁啾脉冲参数可以比调节一般周期量级脉冲的绝对相位能更灵敏地控制动量关联谱.     

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。