分子取向及组合场相对相位对CO分子产生孤立阿秒脉冲的影响

原子或分子的光电离是强场物理效应的基础。在强场近似下，对于少周期激光脉冲，实验中已证实采用双色激光脉冲场可以增强和相干控制分子的电离。同时，双色场相对相位也是非常重要的参数，借助相位结构的改变来调节分子的电离亦是控制和优化激光与物质相互作用的重要方式。基于此，本文借助Lewenstein模型计算了双色激光脉冲场中利用CO分子高次谐波获得的阿秒脉冲，分析了不同分子取向下相对相位对分子电离以及产生阿秒脉冲的影响。结果显示，平台区域的超连续展宽在任意相对相位下均可产生，但随着分子取向和激光场相对相位的变化，电离较低时易获得超短孤立阿秒脉冲。     

静电场中高斯激光束与电子作用产生单个阿秒脉冲

提出了利用线极化的高斯光束穿过固体表面与其电 离的一个电子在Thomson散射作用下产生单个阿秒脉冲辐射的方法。发现了上述环境中有合 适大小均匀静电场的情况下可以产生单个阿秒 脉冲。分别研究了4种不同强度的静电场大小对处在光场半腰束位置的电子产生脉冲的影响 。结果显 示在相同参数,束腰半径r₀=5,脉冲宽度w₀=3,持续周期时间为200ms,P=1的情况下,四种不 同大小静电场环境中均可以产生阿秒脉冲。但是只有当高斯光速强度为5,静电场大小为归 一化的 E_s=5×10－4时,可以产生单个阿秒脉冲,脉冲宽度为16as。并且比无其他静电场产生脉冲的强度更 强,方向单一化。因此得出高斯强度E_s=5×10 －4的静电场与静止的单个电子作用可以得出单个阿秒脉冲辐射。     

光脉冲达到阿秒长度

在超短光脉冲世界里，飞秒脉冲已被阿秒脉冲超越。一个由10位科学家组成的国际研究组宣称已产生并探测到650as持续时间的孤立软X光脉冲。奥地利维也纳技术大学的科学家与加拿大国家研究中心、德国比利斐尔德大学的科学家合作，已研制出一些实验技术，可探测原子和分子中束缚电子动力学的阿秒分辨光谱学。为产生阿秒脉冲，该组将轴上峰值强度为9×1014W/cm2的750nm、7fs脉冲激光束射入3mm长、200mbar的氖气中，产生一串极紫外和软X光谐波脉冲（14nm波长范围）。然后将此X光与一共线可见光束一起，通过一个锆带通滤光片，产生一个90eV的低发…     

利用非均匀抽运探测激光增强阿秒脉冲强度

为了增强高次谐波光谱及阿秒脉冲的强度，采用数值求解薛定谔方程的方法，理论研究了H₂+在抽运探测激光驱动下高次谐波辐射特点。结果表明，在抽运激光驱动下，H₂+首先被激发到多光子共振电离区间，进而增大电离几率; 随后在探测激光驱动下，谐波辐射强度得到增强; 当采用不对称非均匀激光场时，谐波截止频率可以进一步延伸，并且谐波平台区只由单一谐波辐射能量峰贡献; 最后通过叠加傅里叶变换后的谐波可获得脉宽在32as的脉冲。该研究对单个阿秒脉冲的产生是有帮助的。     

极紫外阿秒脉冲产生过程的本征原子相位分析

为了研究高次谐波极紫外阿秒脉冲产生过程中的谐波相位匹配问题,基于光场电离高次谐波产生过程3步分析模型得出了高次谐波产生过程的理论描述解析式,并以此分析了阿秒脉冲产生过程中的高次谐波本征原子相位。由研究可知,除最高阶谐波外,对同一阶高次谐波产生有贡献的电子均有两类—长轨迹电子和短轨迹电子,各高次谐波长轨迹电子产生的谐波谱相之间几乎不存在线性关系,而短轨迹电子产生的高次谐波谱相之间则存在着良好的线性关系。结果表明,抑制各谐波长轨迹电子有助于产生更小脉宽阿秒脉冲。此结果对极紫外阿秒脉冲产生实验中的高次谐波相位匹配有重要的参考价值。     

飞秒激光驱动的阿秒X射线脉冲光源

超短X射线脉冲光源可以用于超快动力学过程的测量,在物理、材料、生物、医学等领域都有重要的科学意义和应用价值．目前,亚飞秒和阿秒物理学已经成为物理学中短时间尺度的前沿．对超强飞秒激光与高能电子、原子及分子相互作用产生超短X射线脉冲的新机制进行了研究,提出了     

利用自研阿秒条纹相机测得159as孤立阿秒脉冲

为了精确地测量阿秒脉冲的特性,自主研制了一套具有高能量分辨率的阿秒条纹相机,该相机采用了电子飞行距离长达2 m的磁瓶式结构电子飞行时间谱仪,可在提高能量分辨率的同时具有较高的光电子收集效率;在该设备的光路系统中实现了NIR飞秒脉冲与XUV阿秒脉冲延时扫描的稳定精度20 as(均方根)。实验中采用双光选通门技术整形飞秒脉冲的光电场,在氖气池中产生了孤立阿秒脉冲。利用上述阿秒条纹相机测量该脉冲,获得了阿秒光电子条纹谱,通过基于单频滤波的相位重构算法得到159 as的孤立阿秒脉冲。     

核运动对分子谐波强度及产生阿秒脉冲的影响

为了了解核运动对H₂+和T₂+谐波辐射强度及产生阿秒脉冲的影响,采用数值求解薛定谔方程的方法,理论研究了10fs和20fs激光驱动下H₂+和T₂+谐波截止能量附近强度的变化。结果表明,短脉宽驱动下谐波强度满足H₂+>T₂+;而长脉宽驱动下谐波强度满足T₂+>H₂+;根据谐波强度变化规律,在最佳谐波辐射强度下引入半周期激光场可以获得高强度、高能量的谐波平台区,进而获得脉宽为37as的阿秒脉冲。该研究为探测同位素分子及产生高强度及高能量的阿秒脉冲提供了一种新的方案,对激光光学的发展有一定帮助。     

双色场中驱动脉冲相位对产生高次谐波和超短阿秒脉冲的影响

本文通过求解含时薛定谔方程,研究了双色激光场中驱动脉冲相位从0～1.9π时产生的高次谐波,并且该双色场由9fs/1600nm基波脉冲和较弱的6fs控制脉冲合成.在截止区域,可以通过改变驱动脉冲的相位来控制平台的宽度.从而获得带宽为499eV的超宽超连续谱谐波谱,并且通过傅立叶变换可以获得超短的3.8as的阿秒脉冲.而且为了深入了解物理机制,还进行了量子电离和时频分析.     

极紫外阿秒脉冲的色散控制及束线设计

基于极紫外波段高次谐波产生(high-order harmonic generation, HHG)的光学选通技术已成为目前人们获得孤立阿秒脉冲(isolated attosecond pulse, IAP)的重要手段。由于IAP继承了驱动激光脉冲的光学属性和重复频率,因此具有良好的时空相干性和方向性。近转换极限极短脉宽IAP的产生不仅需要在极紫外区域有较宽的连续光谱支持,还需要对其所携带的本征色散进行补偿。据此,本文从理论上模拟计算了多组阿秒脉冲光谱、本征色散和金属膜材料色散的参数组合,在中心光谱98,120,170 eV附近的结果表明,选用不同厚度的锆膜、钼膜和锡膜对应中心能量的高次谐波可以实现色散补偿。最终确定120 eV中心光子能量加钼膜的组合有可能在较高的产生效率下产生近40 as的IAP。基于上述参数选择,设计了一套由非共线阿秒条纹相机和平场光谱仪组成的极紫外阿秒束线及相应的真空系统,该系统可用于高次谐波及阿秒脉冲的测量。     

空间非均匀场下H2+分子发射谐波及阿秒脉冲的理论研究

理论研究了空间非均匀场下H2+分子发射高次谐波及阿秒脉冲的特点.计算结果表明:适当调节H2+分子的核间距离及空间非均匀参数,谐波发射的截止能量明显增强,谐波谱的干涉结构也明显减小.引入单极控制激光场,谐波截止能量得到进一步扩展,形成一个由单一量子路径贡献而成的530 eV带宽的超长平台区.通过叠加谐波可获得一系列脉宽范围在32～46as的阿秒X射线脉冲.     

亚5 fs强激光脉冲的掺钛宝石激光器

随着激光技术的最新发展,钛宝石激光系统产生了极强的超短光脉冲.目前,光谱展宽和超宽带色散的新技术,可将脉冲压缩到低于5fs,并具有几千兆瓦的峰值功率.这些是迄今为止获得的最短高功率脉冲.它们开启了在光波周期的时间范畴内控制不受到扰动的光与物质相互作用的研究途径,并且可能应用在"水窗"(water-window)中产生相干X光以及产生阿秒软X光脉冲.     

改进型多周期极化门产生高强度的阿秒脉冲

为了产生高强度单个阿秒脉冲,采用多周期极化门方案,利用空间非均匀极化门调控谐波辐射,在蝴蝶型纳米结构下产生高强度阿秒脉冲。结果表明,由于纳米结构表面的等离子共振增强现象,激光强度在空间呈非均匀性,导致高次谐波截止能量得到延伸,长量子路径对谐波的贡献被减弱;在极化门控制下,谐波平台区的贡献只来源于单一的谐波辐射能量峰,形成一个140eV的平台区;适当引入一束超短紫外光源,谐波强度增强2个数量级;通过叠加平台区的谐波,可获得一个持续时间在27as的超短脉冲,该脉冲强度比利用单一极化门方案获得的脉冲强度增强2个数量级。该研究对阿秒脉冲的产生以及阿秒科学的发展是有帮助的。     

啁啾场调控的高次谐波空间分布及孤立阿秒脉冲产生

理论研究了氢分子离子在波长800nm短周期啁啾脉冲方案下的高次谐波发射与孤立阿秒脉冲产生。经计算发现,当选取合适的啁啾参数时可以限制高次谐波同时由两核发射,从而减弱其空间的相互干涉,得到光滑连续且只有单核贡献的高次谐波谱平台区域。当啁啾参数β=6、激光脉冲半峰全宽τ0=5fs时,通过在单核贡献的连续谱上截取100阶谱线宽度合成了持续时间约为98as的孤立阿秒脉冲。同时通过另一组参数计算也验证了当两核对高次谐波谱均有贡献时,不利于阿秒脉冲的产生。讨论中使用了经典的回碰动能图和时频分布图来解释高次谐波谱发射的物理机制。     

高能阿秒脉冲聚焦及光谱分析复合系统设计

为了减小阿秒脉冲聚焦反射过程的能量损失、降低阿秒脉冲测量过程中由聚焦像差引起的测量误差以及提高阿秒光脉冲光谱分析监测的可操作性,采用各环节性能分别优化的方法,设计了一种高能阿秒光脉冲聚焦及光谱分析复合系统,聚焦及光谱分析元件分别采用镀金掠入射型超环面镜和掠入射型凹面聚焦光栅,并给出了其具体结构和特性参量。结果表明,此系统适用于以短脉宽、高能量阿秒脉冲为新型探针的阿秒光谱学研究。     

空间非均匀啁啾场驱动氦离子产生单个超短阿秒脉冲

研究了空间非均匀啁啾场作用下氦离子的高次谐波辐射和单个阿秒脉冲的产生。计算结果表明:相比单个空间非均匀场和单个啁啾场驱动产生的谐波谱,空间非均匀啁啾场驱动产生的谐波谱的截止位置得到了极大的拓展,并且产生了带宽为1073 eV的超连续谱。此外,这种时空组合场可以实现抑制长路径而选取短路径,从而有效地贡献连续谱的产生。直接叠加连续谱上大范围的谐波,可获得脉宽为13 as的单个阿秒脉冲。通过调节啁啾参数,可实现脉宽仅为7.4 as的单个脉冲的输出。     

分子与强激光场相互作用的最新研究进展

随着阿秒激光的出现,人们可以深入原子内部研究大约100 as时间尺度内电子的运动,这为研究阿秒时间分辨率下电子与离子碰撞,高次谐波产生等物理过程提供了机会.目前,在实验方面正致力于研究如何产生更短的阿秒激光脉冲,理论上则注重对多电子电离和高次谐波产生等物理过程进行拟合.     

付里叶合成阿秒光脉冲的主要特征

在本文中，我们比较了基于付里叶合成谐波而得到的阿秒（1as=10^-18s)脉冲与锁模激光脉冲的异同点，并对as-脉冲的产生和测量作了相应的介绍。     

晶体管三角形脉冲产生器

在研究由冲击声所引起的听觉衰减的一些实验中,需要应用到上升时间和持续时间都可以独立地控制的三角形脉冲.通常的三角形脉冲产生器往往只能产生对称的三角形脉冲,这种脉冲的上升时间和持续时间是不能分别地改变的.本文描述一个晶体管电路,这个电路能够产生上升时间和持续时间都符合要求的三角形脉冲,其方法很简单,只要调节一个单级运算积分器的两个积分电阻就行了.并且,当脉冲上升时间、持续时间和重复频率在很大的范围内变化时,所输出的脉冲的幅度不改变.     

两类单阿秒脉冲产生技术的相位依赖性分析

为了分析目前国际上现有的两类高次谐波极紫外单阿秒脉冲产生技术——振幅选通技术和偏振选通技术在驱动脉冲场载波-包络相位设置方面的差异,基于这两类单脉冲产生技术基本原理并借助于高次谐波产生3步理论分析模型,半定量分析了这两类技术的驱动光场载波-包络相位依赖性及其差异。结果表明,两者的最佳驱动脉冲场载波-包络相位设置分别为0与0.5π,出现此差异的根本原因是高次谐波现象对驱动光场偏振度的高度依赖性。此分析结果对更短脉宽极紫外阿秒脉冲光源的产生和相关应用具有重要的参考价值。