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.     

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.     

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.     

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.     

采用激光驱动Ar团簇离子产生大椭偏率的高次谐波

通过数值求解二维模型团簇离子在椭圆偏振激光场中的含时薛定谔方程,理论研究了Ar团簇离子和单个Ar原子产生高次谐波椭偏依赖的差异.研究结果表明,单个Ar原子难以产生大椭偏率的谐波,由于从母核电离出来的电子可以被复合到周围其它离子,使得通过单束椭圆激光驱动Ar团簇离子获得大椭偏率的谐波成为可能.     

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。     

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.     

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.     

强激光场高次谐波的二级级原子理论

利用二能级原子模型,通过直接求解含时薛定谔方程得到了强激光场中的高次谐波,和实验中观察到的谐波相似,并用这种模型研究了激光强度,激光频率以及介质的电离能等因素对高次谐波的影响。     

强激光场高次谐波的二能级原子理论

利用二能级原子模型,通过直接求解含时薛定谔方程得到了强激光场中的高次谐波,和实验中观察到的谐波相似．并用这种模型研究了激光强度,激光频率以及介质的电离能等因素对高次谐波的影响．     

激光脉冲与等离子体相互作用中高次谐波的产生

利用强激光照射金属材料，致使材料表面大量分子电离产生等离子体．该文从电子的运动方程出发，求解出了电子在激光场中运动的位置函数的解析解．发现除了包含基次及二次谐波外，它还包含有三次、四次等高次谐波．这说明激光脉冲与等离子体相互作用能够产生高次谐波．谐波次数越高，其系数越小．该文比较了基次与二次谐波的系数，其比值p＞1，与事实相符合。     

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.     

中红外激光产生宏观高次谐波的理论研究

通过求解Maxwell方程模拟了中红外1 500nm强激光产生的宏观Xe气高次谐波谱.研究结果表明,气体靶位置对谐波场的强度具有非常重要的影响,与通常将气体靶放在激光焦斑之后相比,位于激光焦斑之前的气体靶产生高能光子的强度得到了很大程度的提高.分析表明,产生这种现象除了与激光场在介质中的演化有关外,还来源于谐波场在自由空间的传播性质,理论模拟与实验结果具有很好的一致性.     

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.     

延迟时间对氦原子谐波效率的影响

通过求解二维含时薛定谔方程理论研究了正交场中激光的延迟时间对氦原子体系高次谐波效率的影响.数值结果表明:调节x,y方向激光的作用时间可有效控制谐波的发射效率,而且谐波效率可呈现周期性的变化,结合经典计算给出了其中的物理机制.     

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.     

激光驱动拉伸氢分子产生阈下谐波中拉比振荡特征的取向依赖

通过数值求解二维模型分子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了拉伸氢分子产生阈下谐波中拉比振荡特征的取向依赖.结果表明,三次谐波附近展现出精细次峰结构,借助于两态模型,将这些次峰结构归因于基态和第一激发态之间强耦合引起的拉比振荡.文中还发现这些次峰结构对分子取向角有很强的依赖,且次峰结构随着取向角(0°～90°)的增大而逐渐消失,这是由两态间的耦合强度随取向角增大而减小所引起.     

氢原子中静态电磁场角动量的研究

考察对电磁场角动量的两种定义:用坡印亭矢量定义角动量以及横场定义角动量表述为自旋、轨道角动量之和:和. 两种定义在自由场中虽然积分后结果相同, 但带来了不同的角动量密度, 而在相互作用场中两种定义甚至积分后的结果也不相同. 以氢原子为模型的静态场, 通过推导和数值计算, 确定两种定义带来的角动量差别. 横场定义中电磁场自旋、轨道角动量分量相消, 而对电子自旋没有贡献;而传统坡印亭矢量定义通过数字计算积分得到一个不为零的小量. 揭示两种表述本质上不同, 而横场定义下静态电磁场不提供角动量贡献显得更为合理. 同时引出对在核子内有夸克胶子更强的耦合, 也在更小限度范围内的胶子场角动量的研究, 我们的观测对胶子场在核子自旋上的贡献给了重要的线索.     

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.     

激光场中氢原子电离几率与辐射谐波关系研究

研究了在相对论领域中，氢原子在强激光场中的电离几率变化规律和向外辐射出的高次谐波之间的关系，得出了在氢原子电离几率大时的激光条件下辐射出的高次谐波多。电离几率小时的激光条件辐射出的高次谐波少。