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。     

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.     

基于飞秒激光与物质相互作用的高次谐波产生及应用

飞秒强激光与物质相互作用后辐射出的高次谐波,具有单光子能量高、脉冲持续时间短、时空相干性好等特性,可以作为实验室台式化超快真空紫外和软X射线波段光源,同时高次谐波也可用于产生阿秒脉冲.这些先进光源的产生,极大地丰富了人类物质科学的研究手段.结合本课题组的高次谐波研究进展,介绍了气体高次谐波和固体高次谐波的产生原理、优化...     

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。     

啁啾激光调控谐波截止能量及强度的研究

为了调控谐波辐射过程,采用数值求解3维薛定谔方程的方法,进行了啁啾激光对调控谐波辐射截止能量及强度的理论分析。通过分析激光包络图、电子电离几率、谐波辐射时频分析图,给出了谐波截止能量延伸以及谐波强度增强的原因。结果表明,在负向啁啾场下,谐波截止能量附近的强度与无啁啾参量相比增强了1个数量级;当引入半周期调控激光场后,谐波截止能量得到有效延伸;适当叠加谐波谱上的谐波,可获得一个46as的脉冲;该脉冲强度比无啁啾参量下获得的脉冲强1个数量级。该研究对调控谐波的辐射过程及阿秒脉冲的输出是有帮助的。     

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。     

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。     

利用啁啾组合场获得单一谐波辐射能量峰

为了获得由单一谐波能量峰贡献产生的谐波平台区，采用负向啁啾场与紫外场组合调控谐波光谱的方法，进行了理论分析和数值模拟。结果表明，在负向啁啾场调控下，谐波截止能量可以达到选取的参考值，谐波平台区由单一谐波能量峰贡献产生; 适当引入一束紫外光源，在紫外共振电离的影响下，谐波平台区强度可以得到增强，并且达到参考值范围；选取平台区谐波进行叠加可以获得一个36as的超短脉冲。该研究提出了一种利用低强度组合激光场获得阿秒脉冲的新方案，对激光光源的发展有帮助。     

超短脉冲强激光场高次谐波的历史回顾与展望

总结了近几年来超短脉冲强激光场高次谐波实验及理论方面的工作，讨论了高次谐波的重要意义及可能应用，展望了强场谐波理论及实验方面进展及可行性方案。     

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。     

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.     

采用啁啾光纤光栅补偿带啁啾的超高斯脉冲在光纤中传输的色散

利用啁啾光纤光栅,对带啁啾的超高斯脉冲的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。数值模拟结果表明,光脉冲在普通单模光纤中传输了一定距离后,由于色散的作用,脉冲发生展宽,超高斯脉冲比高斯脉冲展得更宽。若初始脉冲含有啁啾,展宽后的脉冲还出现小调制。用啁啾光纤光栅进行色散补偿后,高斯型脉冲能够较好的恢复初始脉冲形状,带啁啾的超高斯脉冲的脉宽可恢复到接近初始脉冲的宽度,但脉冲形状发生了畸变,并出现了旁瓣,脉冲峰值功率与超高斯脉冲阶数和啁啾参数有关。     

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。     

无初始啁啾高斯光脉冲的色散展宽及色散补偿

对无初始啁啾高斯脉冲在普通单模光纤中的传输特性及线性啁啾光纤光栅的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。结果表明,光纤的色散导致了传输脉冲的展宽,线性啁啾光纤光栅能够实现对展宽脉冲的良好补偿,啁啾光栅时延曲线的平滑度和线性度都是影响其色散补偿性能的重要因素。本文对啁啾光纤光栅的制作及其在色散补偿中的应用有一定的指导意义。     

基于啁啾补偿技术的自相似脉冲压缩光纤设计

为了获得高功率优质的超短脉冲光源,利用色散渐增光纤产生的强线性啁啾对自相似脉冲进行了啁啾补偿光纤设计.首先利用色散补偿光纤得到了半峰全宽为52.6fs、峰值功率为684.5W的超短脉冲输出.在此基础上研究了色散渐增的补偿光纤设计,讨论了色散线性渐增光纤和色散指数渐增光纤对自相似脉冲的压缩影响.当色散渐增系数取1km-1...     

飞秒脉冲干涉自相关修正光谱的啁啾特性

为了测量飞秒激光脉冲啁啾,采用了一种对干涉自相关光谱作频谱修正的简单方法,得到干涉自相关修正光谱.利用该修正光谱对啁啾有很高灵敏度的特性,对高斯型强度分布的线性啁啾、平方啁啾脉冲进行了理论分析和实验验证,取得了修正光谱的下包络峰的高度与啁啾量对应关系、下包络峰的个数与啁啾次数对应关系.结果表明,根据干涉自相关修正光谱下包络的峰值,可估定啁啾的量值,根据干涉自相关修正光谱下包络峰的个数可以判断脉冲啁啾的次数.这一结果对精确地测量飞秒激光脉冲的微小啁啾量是有帮助的.     

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。