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。     

空间均匀和非均匀场下H2+辐射谐波的空间分布

为了了解H₂+分子辐射谐波的空间分布,采用数值求解非玻恩-奥本海默近似的薛定谔方程,进行了空间均匀和非均匀激光场下H₂+分子谐波辐射的空间分布研究。结果表明,在空间均匀场下,正向H核辐射谐波强度高于负向H核;在空间非均匀场下,由于金属结构表面出现的等离子共振增强现象,谐波截止能量得到延伸;负向H核辐射谐波强度明显高于正向H核,随后通过电离几率、电子布局、电子波函数以及谐波辐射的时频分析可以给出H₂+分子谐波空间分布的合理解释。通过叠加谐波谱上的谐波,可获得一个脉宽为36as的超短孤立阿秒脉冲。该研究对分子谐波的空间分布及阿秒脉冲的输出是有帮助的。     

H2+和D2+谐波强度与波长的关系

为了了解H₂+及其同位素分子谐波光谱效率与激光波长之间的关系,采用求解2维薛定谔方程的方法,理论研究了600nm~1600nm激光波长下H₂+和D₂+谐波光谱强度随波长的变化关系。结果表明,光谱强度随波长增大而减小;在短波长区间,H₂+光谱强度减小的倍率要大于D₂+,在长波长区间,H₂+光谱强度减小的倍率要小于D₂+;此外,在弱光强下,H₂+光谱强度总是大于D₂+, 在强光强下,H₂+光谱强度在短波长区间小于D₂+, 而其在长波长区间大于D₂+; 核间距延伸和电荷共振增强电离在H₂+和D₂+谐波光谱强度变化上起到主要作用。这一结果对分子谐波调控是有帮助的。     

红外激光与远紫外激光场驱动H2+辐射谐波

为了了解H₂+谐波辐射的过程,采用数值求解非玻恩-奥本海默近似薛定谔方程的方法,理论研究了H₂+在10fs/800nm红外激光与6fs/30nm远紫外激光驱动下谐波辐射的特点。结果表明,谐波辐射的贡献主要来源于拉比振荡、多光子共振电离、电荷共振增强电离以及离解态电离;随着远紫外光的加入,谐波光谱呈现能量间隔为远紫外光子能量的多重谐波截止结构;当远紫外光与红外激光的延迟时间大于零或小于零时,谐波光谱呈现红移和蓝移的现象。该研究对理解分子谐波辐射过程是有帮助的。     

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。     

走向阿秒前沿的X光脉冲

在采用7fs、770mm的激光脉冲进行的高次谐波实验中产生了光子能量约为90eV的单个软x光脉冲，并通过激光场中氪气的光电离过程对其进行了研究。在探测垂直于激光偏振方向的光电子能谱中，由于此方向上激光场引起的电子能谱展宽受到抑制，从而使研究人员能够观测到激光场引起的能谱移动，获得亚激光周期的时间分辨率。测量了脉宽为1.8fs( 0.7/-1.2fs)的单个X光脉冲，它比激光的振荡周期（2.6fs)还要短。本文采用的亚飞秒激光脉冲的产生和测量方法，对于很宽波长范围的X射线都是适用的，这为阿秒实验科学铺平了道路。探索比激发光场还要快的原子过程将不再是遥不可及的事。     

紫外-啁啾激光束驱动He原子获得阿秒脉冲

为了获得X射线范围内的阿秒脉冲, 采用紫外-啁啾组合激光束产生高强度谐波光谱和阿秒脉冲的方法, 进行了理论分析。结果表明, 当引入正向啁啾参量时, 虽然谐波截止能量有微小延伸, 但是谐波辐射效率明显下降; 当引入负向啁啾参量时, 不仅谐波截止能量得到延伸, 并且谐波辐射效率比正向啁啾条件下有所增强; 将一束125nm的紫外光源引入到啁啾激光下, 由于共振增强电离的影响, 谐波辐射效率有明显增强, 在紫外-正向啁啾驱动下, 不仅谐波辐射强度被增强25倍, 而且谐波截止能量得到延伸, 形成了一个382eV的平台区, 在紫外-负向啁啾驱动下, 虽然谐波截止能量没有明显变化, 但是谐波辐射效率有110倍的提高, 进而形成一个410eV的平台区; 通过叠加组合场下的谐波, 可获得一系列70as以内的单个阿秒脉冲。该研究对阿秒科学的发展是有帮助的。     

基于多层薄板的全固态高能量飞秒激光脉冲非线性压缩技术

基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲具有较高的脉冲能量和平均功率,被广泛应用于科研和工业生产;但受Yb³⁺增益介质增益带宽的限制,输出脉冲宽度很难小于300 fs。利用飞秒激光脉冲在多层薄板中的自相位调制效应,分别对基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲进行非线性压缩。通过优化非线性压缩装置的各项参数,实现了对低能量、窄脉宽和高能量、宽脉宽脉冲的非线性压缩,分别获得了脉冲能量为64μJ、脉冲宽度为42 fs和脉冲能量为315μJ、脉冲宽度为79 fs的飞秒激光脉冲输出,第一级非线性压缩效率均超过80%,整体压缩效率分别为53%和65%。     

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.     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

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.     

Diode-pumped femtosecond Yb:NaY(WO/sub 4/)/sub 2/

Pulses as short as 97 fs for an average power of 70 mW were obtained directly from a SESAM modelocked diode pumped laser based on the tetragonal NaY(WO₄)₂, a locally disordered double tungstate, doped with Yb. An extracavity prism pair helped to reduce the pulse duration to 90 fs with a corresponding time-bandwidth product of 0.321.     

Compact all-diode-pumped femtosecond laser source based on chirpedpulse optical parametric amplification in periodically poledKTiOPO4

1 kHz chirped pulse optical parametric amplification in periodically poled KTiOPO₄ achieving 20 μJ amplified signal pulse energy at 1.573 μm and 320 fs pulse duration after recompression is reported     

固定光强下组合啁啾波形优化谐波光谱的研究

为了输出具有高转化效率和高光子能量的谐波光谱, 采用求解薛定谔方程的方法, 理论研究了多色组合啁啾波形对谐波光谱的影响。结果表明, 在固定激光强度下, 最佳三色啁啾波形可以有效延伸谐波截止能量; 最佳四色啁啾波形可以增强谐波强度; 选择最佳三色和四色组合波形下的谐波光谱进行谐波叠加可获得42as的孤立阿秒脉冲。这一结果对超短阿秒脉冲的产生是有帮助。     

Fourier-transform-limited laser pulses tunable in wavelength and induration (400-2000 ps)

A combined system of an injection-seeded pulsed dye amplifier and a pulse compressor based on stimulated Brillouin scattering (SBS) is investigated. It allows for the generation of powerful pulses both tunable in wavelength and in duration. Online tuning of the pulse duration is possible due to the dependence of SBS compression on input energy. A range of 400-2000 ps at up to 100 mJ output energy is demonstrated. The output pulses are temporally and spectrally resolved to investigate the properties of this system. Coherent nearly Fourier-transform-limited pulses of variable pulse duration in the extreme ultraviolet (UV) are produced employing harmonic conversion. As an application of such pulses a single rotational line of H₂ at 98-nm wavelength is excited, demonstrating that the system may be used for laser-spectroscopic studies to simultaneously gain spectral as well as dynamical information     

脉宽对激光撞击电子辐射峰值影响的模拟计算

为了研究激光脉宽对撞击电子后产生的辐射能量分布, 采用模拟计算的方法, 以Lorentz方程以及电子辐射方程为基础, 建立了紧聚焦激光作用于静止单电子模型, 并通过MATLAB软件模拟了不同脉宽下的激光脉冲与电子作用后产生的电子辐射能量分布, 对飞秒紧聚焦椭圆偏振激光脉冲的脉宽与电子间的辐射功率峰值进行了深入研究。结果表明, 当紧聚焦激光脉冲遇到静止单电子, 在激光脉冲撞击电子时, 电子会发出辐射; 散射辐射在散射方向的中心呈尖锥状积累; 随着激光脉宽的增加, 辐射功率分布逐渐呈现出双峰形; 脉冲宽度越宽, 电子辐射功率峰值越小, 脉宽为10λ₀时的峰值功率仅为脉宽为0.1λ₀时峰值功率的1%(初始脉宽λ₀=3.33fs), 同时辐射功率达到峰值所需时间越长, 最高峰的持续时间越长, 频谱函数的截止频率越低, 高频分量变少, 谐波次数增加。该结果对激光空气等离子体诊断方面具有重要意义。