正交偏振双色激光场作用下生成的孤立阿秒脉冲

我们理论研究了正交偏振双色激光场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生.当y方向加一束中红外激光脉冲(12.5 fs/2000 nm),x方向加一束强度较弱的激光脉冲(12 fs/800 nm)时,我们得到从250 eV到350 eV的超连续谐波平台,在平台范围内叠加50 eV的谐波,可以得到一个脉宽约为97as的孤立阿秒脉冲. 通过时频分析,我们解释了高次谐波发射的物理机制.     

任意夹角的双色偏振激光作用下孤立阿秒脉冲的产生

本文选取脉宽为12 fs波长为2000 nm和800 nm的两束线性偏振激光, 适当调节两束激光的偏振方向的夹角θ, 发现当θ=π/2时, 高次谐波谱的第二级平台出现了“漏斗形”凹槽.当θ为π/6时, 得到了290 eV的超宽连续谱的高次谐波发射, 利用小波变换合理的解释了高次谐波形状及截止位置. 在该段连续谱上任意截取70 eV宽度的频率, 都可以得到脉宽约为60 as的孤立阿秒脉冲. 适当减小截取范围可以得到线性偏振的脉宽94 as的孤立阿秒脉冲. 这为实验中产生能灵活调节的孤立阿秒脉冲提供了一种方案.     

采用较长脉宽双色场获得孤立阿秒脉冲

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子模型相互作用产生的谐波辐射谱.研究发现,当采用12个光学周期的特定组合脉冲时,孤立阿秒脉冲可以实现.这里特定组合脉冲由两束类似频率脉冲(ω,ω+δω)构成,附加脉冲的作用恰是调整基频光电场的形状.不同于入射基频光,整形后的基频光在时间始末端电场振幅被抑制,只有中间部分电场对谐波谱有贡献,它的作用等同于单一6飞秒超短脉冲的效果.从而扩展获得孤立阿秒脉冲所需脉宽从6飞秒到12飞秒.     

利用两束同色圆偏振激光场产生水窗区间阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束同色圆偏激光场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当适当调节两束激光场的波长,相位以及时间延迟时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波的强度也有较大的增强,形成了一个500 e V的超长平台区.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽为35 as左右的水窗区间阿秒脉冲.     

利用两束同色圆偏振激光场产生水窗区间阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束同色圆偏激光场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当适当调节两束激光场的波长,相位以及时间延迟时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波的强度也有较大的增强,形成了一个500eV的超长平台区.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽为35as左右的水窗区间阿秒脉冲.     

利用双色啁啾激光场产生超短的单个阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束啁啾激光场形成的组合场驱动下所发射高次谐波的特点.计算结果表明,当两束啁啾激光场的形式为δi(t)=-βiωit2/T (i=1,2)并且啁啾参数分别为β1=0.3和β2=0.6时,高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,随后通过激光场强度以及相位的优化,谐波截至能量延伸到了812eV.最后通过叠加谐波次数从160次到210次,210次到260次,260次到310次,可获得一系列脉宽为33as的单个阿秒脉冲.     

空间非均匀啁啾双色场驱动下氦离子的高次谐波以及孤立阿秒脉冲的产生

本文理论上研究了初态为基态与第一激发态等权叠加的一维氦离子在空间非均匀啁啾双色场驱动下氦离子的高次谐波发射及孤立阿秒脉冲的产生. 研究表明, 一维氦离子在空间非均匀啁啾双色场驱动下发射的高次谐波相对于均匀场情况截止位置得到明显扩展, 得到了光滑的超连续谱,并应用半经典三步模型解释了高次谐波发射的物理机理. 通过小波变换的方法对连续谱进行了时频分析, 并且与电子的经典运动轨迹进行了对比分析, 结果显示在空间非均匀场中长量子轨道消失, 短量子轨道加强. 讨论了空间非均匀啁啾双色场中时间延迟对谐波和孤立阿秒脉冲产生的影响, 发现适当调整时间延迟值可以得到较大延展的光滑的超连续谐波谱, 本方案中时间延迟为t₀=1.6πup/ω₁时得到了最大延展, 通过对谐波中600次到680次(80次)谐波合成得到32 as的孤立脉冲.     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H+2的高次谐波发射和孤立阿秒(1 as=10-18s)脉冲的产生.研究发现,无论在圆偏振激光场的x或y方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱.通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道.适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲.     

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H2+的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生。研究发现,无论在圆偏振激光场的 或 方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱。通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道。适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲。     

利用偏振门方案和静电场组合控制阿秒脉冲的产生

本文理论研究了5 fs,800 nm的左旋圆偏振和右旋圆偏振激光组合的偏振门方案叠加静电场作用下氦原子的高次谐波发射及阿秒脉冲的产生.研究发现,加入的静电场可以控制量子轨道,进而抑制量子干涉效应.当静电场系数α为0.1时,高次谐波谱出现双平台结构且比较平滑,通过小波分析,发现对第二平台有贡献的主要是一个短轨道,通过叠加第二平台区域50 eV(160 eV～210 eV)的连续谐波,我们得到了80 as的阿秒脉冲.     

60 fs长脉宽双色场作用下孤立阿秒脉冲的产生

通过数值求解一维含时Schrödinger方程,研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子相互作用产生的高次谐波和阿秒(as)脉冲.这里的双色激光脉冲由一束基频钛宝石主脉冲与另一束红外附加脉冲构成.研究发现,当合成脉冲的脉宽选为12 fs时, 选取合适的附加脉冲波长,合成电场的振幅在始末端时间段能被大幅抑制, 仅中间部分的电场对谐波谱平台区和截止位置起主要贡献. 通过分析合成脉冲电场始末端时间段抑制的机理,进一步扩展了合成脉冲脉宽到60 as, 并得到160 as的孤立短脉冲.这是迄今为止在孤立阿秒脉冲产生研究中所采用的最长脉宽. 该方案中的合成脉冲等效于单一5 fs短脉冲的作用, 却克服了5 fs脉冲低输出能量导致的阿秒脉冲能量低的困难.     

利用两色组合激光场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲

对由波长为1600 nm和800 nm两色激光形成组合场驱动氦原子产生的高次谐波进行了研究,通过改变组合场中主要发射高次谐波期间电场的上升沿和下降沿随时间不同的变化率,使电子长路经和短路径发射谐波的特性发生变化,将由此产生的高次谐波进行叠加时可以得到更短的阿秒脉冲,再调节两束激光场的延迟时间,能够有效地实现抑制电子短路径的贡献,从而得到脉宽为33.7 as的单个阿秒脉冲.     

采用较长脉宽双色场获得孤立阿秒脉冲（第15届全国原子与分子物理会议）

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子模型相互作用产生的谐波辐射谱。研究发现,当采用12个光学周期的特定组合脉冲时,孤立阿秒脉冲可以实现。这里特定组合脉冲由两束类似频率脉冲( )构成,附加脉冲的作用恰是调整基频光电场的形状。不同于入射基频光,整形后的基频光在时间始末端电场振幅被抑制,只有中间部分电场对谐波谱有贡献,它的作用等同于单一6飞秒超短脉冲的效果。从而扩展获得孤立阿秒脉冲所需脉宽从6飞秒到12飞秒。     

正交偏振双色激光场作用下高次谐波的椭偏特性研究

通过数值求解二维含时薛定谔方程,理论研究了正交偏振双色激光场作用下H2+分子高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生. 数值结果显示,改变激光场的强度比,可以调控高次谐波强度以及谐波椭偏率. 结果表明随着场强比的增加,y方向的谐波强度不断提高. 当场强比为1:2.5时,x方向和y方向分别仅有奇次谐波和偶次谐波产生,并且偶次谐波的强度比奇次谐波强度高2-3个数量级. 此时,奇次谐波的椭偏率最大可以达到0.3,偶次谐波的椭偏率接近于0. 此外,通过改变分子的准直角可以控制谐波的椭偏率,基于这一现象,利用椭圆偏振高次谐波的平台区合成了椭偏率为0.05的椭圆偏振阿秒脉冲链.     

利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射

孤立阿秒脉冲因可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注.本文从理论上开展了氦原子在3束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究.组合激光场由16 fs/1600 nm,15 fs/1100 nm和5.3 fs/800 nm的钛宝石脉冲构成.与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从230—690次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生.该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内.     

任意偏振双色相干场高次谐波

系统地研究了任意偏振双色相干场高次谐波，结果表明单个圆偏振光不能产生高次谐波，在适当的条件下，某些谐波可以部分或完全消失，而某些谐波可以得到加强，产生更高次谐波高转换效率的条件是双色线偏振场的结合。     

多周期双色场方案下附加脉冲频率对阿秒脉冲产生的影响

通过数值求解一维含时薛定谔方程,研究了多周期双色场与氢原子相互作用过程中不同波段的附加脉冲波长对体系高次谐波及阿秒脉冲产生的影响.研究发现,当双色场的附加脉冲波长处于红外波段1600 nm时,比起处于可见光波段的533 nm附加脉冲,谐波谱截止位置得到大幅延展,相应地拓宽了超连续带宽,小波变换后获得了78 as的孤立短脉冲.由合成电场的光学振荡频率解释了附加脉冲波段对谐波谱的影响,同时该结论有利于在获得孤立阿秒脉冲的研究中选择合适的附加脉冲频率.     

中红外组合激光场产生低于50阿秒的单个脉冲

研究了氦离子在中红外组合激光场作用下的高次谐波辐射和孤立阿秒脉冲的产生.研究结果表明,当主脉冲强度相对低时,谐波截止在657阶次处,形成一个宽度为287eV的连续谱.当主脉冲强度相对高时,可使谐波截止拓展到1795阶次,连续谱加宽到834eV.在两种情况下,我们实现了长量子路径选取,并且产生转换效率较高的连续谱.特别是对于相对高的激光强度,叠加450～1590阶次内任意87eV的谐波都可以直接得到50as以内的单个脉冲.     

阿秒脉冲产生和测量技术研究进展(特邀)

阿秒脉冲光源诞生于21世纪初,是同时具有阿秒时间和纳米空间分辨率的全相干光源,在近20年的时间里,推动了阿秒科学研究不断取得显著的进展和突破.阿秒脉冲为物理、化学、生物、材料、信息等领域的发展提供了全新研究手段和重要创新机遇.本文介绍了阿秒脉冲的重要发展历程,主要综述并总结了高次谐波、阿秒脉冲产生以及阿秒脉冲测量的关键...     

中红外组合激光场产生低于50阿秒的单个脉冲

研究了氦离子在中红外组合激光场作用下的高次谐波辐射和孤立阿秒脉冲的产生. 研究结果表明,当主脉冲强度相对低时,谐波截止在657阶次处,形成一个宽度为287 eV的连续谱. 当主脉冲强度相对高时,可使谐波截止拓展到1795阶次,连续谱加宽到834 eV. 在两种情况下,我们实现了长量子路径选取,并且产生转换效率较高的连续谱. 特别是对于相对高的激光强度,叠加450—1590阶次内任意87 eV的谐波都可以直接得到50 as以内的单个脉冲.