强激光场中高次谐波研究内容及进展

介绍强场高次谐波的概念和产生过程及研究进展,说明强场高次谐波是获得更短波长射线的主要手段之一.     

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.     

强激光场中模型氢原子高次谐波的特性研究

通过数值计算求解含时的薛定谔方程,研究了单个激光脉冲作用下4个不同势函数对应的一维模型氢原子产生的高次谐波,并将其与三维真实氢原子的高次谐波比较。结果表明:势函数势阱的形状对一维模型氢原子的高次谐波强度产生较大影响,但是谐波的截止位置不变。     

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。     

原子辐射高次谐波的激光场效应研究

探讨了在相对论领域内,激光的频率、脉冲波形和强度对氢原子辐射波的效应．结果表明激光的频率对氢原子辐射波的影响比脉冲波形的影响效果显著．同时对激光的强度与氢原子辐射谐波在空间中的分布关系也进行了分析和讨论     

供电网络中的高次谐波

分析了供电网络中高次谐波产生的原因以及高次谐波对供电网络、用户的危害，最后给出了防止高次谐波产生的措施．     

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.      

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.     

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.     

利用电流高次谐波诊断旋转设备故障的研究

电气设备如电动机,变频器,变压器,发电机等,在不同劣化状态,不同的工作状态下,会产生不同的高次谐波。经过多年对各类电器设备高次谐波成分的密切跟踪和详细分析,通过研究电流谐波的产生机理,详细阐述了高次谐波的电路理论与电流分析,发现电气设备中的高次谐波和劣化情况及设备状态有直接对应关系,可为维护保养提供依据。这种检测技术(原理)是结合了谐波分析法和电流法的新型谐波诊断法。     

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.     

激光等离子体相互作用下高次谐波特性研究

相对论激光与等离子体相互作用中形成的纳米电子束在强激光场中的相干同步辐射是产生相干极紫外线和X射线辐射的独特方式.相对论激光脉冲的宽度和等离子体的各种参数决定了产生单个阿秒脉冲还是阿秒脉冲串.在激光脉冲持续时间只有少数几个光学周期下,其载波包络相位对阿秒脉冲有重要影响.通过控制载波包络相位在合适的范围,可以得到孤立阿秒脉冲.除了驱动激光的载波包络相位,等离子体密度分布梯度和等离子体厚度也会影响阿秒脉冲的特性.     

采用双色激光场和低频电场合成拓宽高次谐波谱

本文采用了一种在双色激光场上叠加低频电场的方法来拓宽高次谐波谱的平台区域.计算中,我们针对氦原子体系数值求解了一维含时薛定谔方程,并结合电子的时频分布图,分析了低频电场对高次谐波谱产生过程的影响.计算结果表明,该方案可以有效地拓宽谐波谱的平台区域.     

联合双原子高次谐波发射的动力学研究

首先从经典理论出发,分析了一维普薛耳-特勒势(P-T势)模型原子在激光场作用下的动力学行为。进而设定联合双原子模型的核间距。然后利用一束特殊设定的双色激光脉冲辐照该模型,在保证原子有适当的电离和较大的复合效率的前提下,获得了截止位置远达Ip 8Up且效率高达10-9的高次谐波发射。最后给出了电离电子空间波包随时间的演化行为,并从波包动力学出发对谐波发射功率谱的形成机制给出了合理的解释。