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。     

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。     

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。     

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。     

半周期波形调控产生超宽谐波光谱平台区

为了获得高强度超宽谐波光谱平台区,采用数值求解含时薛定谔方程的方法,提出利用多色组合场调控半周期波形来获得最佳半周期谐波辐射条件。结果表明,通过调节双色场啁啾参量可以获得最佳的负向半周期波形;通过调节啁啾延迟可以获得最佳的正向半周期波形;在上述波形下,谐波截止能量得到延伸;引入紫外激光场后,在紫外共振增强电离的影响下,可以使谐波强度得到增强;当紫外光能量满足单、双光子共振增强电离时,谐波强度增强明显;随着紫外光子能量减小,谐波强度增强效果减弱;通过叠加谐波平台区谐波还可获得脉宽在50as以下的单个脉冲。这一结果对高次谐波调控以及阿秒脉冲产生是有帮助的。     

超短脉冲强激光场中氪的高次谐波研究

报道了在 10 5fs 0 .6TW激光装置上以氪气为介质产生高次谐波的实验结果。实验中主要研究了不同气压、不同激光能量、不同偏振特性对谐波辐射的影响 ,并从理论上进行了分析。结果表明 ,要想得到较强的谐波辐射信号 ,必须有适当的气体密度和激光能量 ;要想得到较高次的谐波辐射信号 ,除了有较高的激光功率密度外 ,还必须具备灵敏度高的探测器。     

超短脉冲强激光场中氙的高次谐波

在静态气室中,利用线偏振的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)超短脉冲激光(中心波长795nm,脉宽105fs,重复频率10Hz,单脉冲能量50mJ),获得氙气中5～17次(40～160nm)谐波的软X射线激光辐射。实验中着重观察了高次谐波谱线强度随激光强度的变化规律,由于激光强度已经接近甚至超过饱和,高次谐波谱相对强度随入射激光强度增加而增长到一定程度后开始下降,同时观察到介质的离子谱,证实了高次谐波谱的产生与离子辐射之间的转换关系。     

超强激光驱动薄膜靶谐波辐射的模拟研究

为了研究超强激光与薄膜靶相互作用在入射光反射方向引起的高次谐波辐射,基于在入射激光的透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波的产生,采用粒子模拟方法研究了超强激光驱动固体密度薄膜靶（即高密度薄膜靶）高次谐波辐射在入射激光透射和反射方向的空间分布。结果表明,当靶厚小于激光趋肤深度、靶等离子体密度远大于临界密度（800N_c）时,在透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波辐射,同时在反射方向,存在相对论镜面振荡机制驱动的谐波场辐射,证明了在超强激光-薄膜靶相互作用过程中两种谐波会产生共存机制;讨论了在两种产生机制下,靶厚度对谐波辐射阶次的影响,发现靶厚度超过200nm,透射方向谐波阶次达到65阶以上。该研究对深入理解超强激光-薄膜靶驱动高次谐波的产生及阿秒X射线光源的未来发展具有一定的理论意义。     

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。     

飞秒激光场中氯丙烯的光电离/解离机制研究

利用50fs的激光脉冲对氯丙烯在200nm、400nm和800nm下的光电离/解离机理进行了研究. 实验获得了氯丙烯在三种波长下的电离质谱和光强指数,分析了母体和碎片离子强度随波长的变化关系. 在200nm时,C3H5Cl+来源于飞秒脉冲的直接非共振电离,其它碎片离子均来源于母体离子的电离解离过程;在400nm时,部分分子被激发到高里德堡态从而解离产生C3H5,C3H5再次吸收光子电离导致C3H5+的信号增强;在800nm时,部分分子被同时激发到了排斥态nσ*和多个高里德堡态而发生解离.更多通道产生C3H5使得C3H5+产量进一步增加.由于C3H4+来自C3H5Cl+以及C3H5+的电离解离过程,因此,C3H4+产率随波长变化相对较缓.     

双电子CO2模型及其高次谐波模拟

根据三原子CO2分子的电子结构,建立了双电子一维模型,采用对称分裂算符法求解含时薛定谔方程,计算了CO2分子模型体系在800nm波长脉冲激光激发下的高次谐波(HHG)谱。结果发现,该模型计算量适中,可很好地描述CO2分子的HHG谱性质,用于激发HHG的激光脉冲宽度对HHG谱性质影响很大,多正电中心导致HHG谱呈现干涉相消现象。     

乙烯分子在激光场中的多光子电离及高次谐波的产生

本文运用含时密度泛函理论和局域密度近似方法,分别研究了乙烯分子在单色激光场、双色激光场中电离和高次谐波的产生。计算结果表明,在单色激光场中,乙烯分子的高次谐波谱呈现出明显的平台区和奇次谐波加强的特征：在双色激光场中,乙烯分子的电离增强而出现高电荷态几率,并伴有偶次谐波的出现。     

中红外双色场量子轨道调控下宽谱带阿秒脉冲的产生

采用由2000 nm中红外驱动场和1000 nm弱倍频调制场组成的双色场作为驱动源,提出了产生水窗波段宽带高次谐波谱的新方法。弱倍频场对原子中电子的电离阶段进行调制,不仅扩大了连续谱的带宽,而且大大提高了连续谱的产生效率。通过求解一维氦原子模型下含时薛定谔方程,发现该双色场驱动下能够得到谱宽为190 eV的连续谱,并且较2000 nm中红外单色驱动下,连续谱谐波的效率提高了两个数量级。此外,计算中还发现调整双色场的相对载波包络相位,能够增强一个轨道电子的贡献同时抑制另一个电子轨道的贡献,利用这种方法能够得到脉宽为70 as的单阿秒脉冲。     

Efficient Frequency Doubling of a Low-Power Femtosecond Er-Fiber Laser in BiB$_{3}$ O$_{6}$

BiB₃O₆ (BIBO) crystal has been used for efficient second-harmonic generation (SHG) of a low-power femtosecond Er-fiber laser-amplifier system operating at 56 MHz. At the maximum input power of 65 mW, an internal conversion efficiency of 23% was achieved for SHG at 782 nm, with a pulse duration of 64 fs. A comparison with beta-BaB₂O₄ reveals superior properties of BIBO for such ultrashort-pulse ultra-broadband SHG.     

静电场对强激光场中氢原子产生高次谐波的影响

利用分裂算符方法数值求解了真实氢原子在强激光场和静电场作用下的含时薛定谔方程,研究了静电场对强激光场中氢原子产生高次谐波的影响.研究表明,静电场加入后,奇次谐波的强度有所降低,并且谐波谱中出现偶次谐波和双平台结构.利用小波变换,观察了高次谐波在不同时刻的发射情况.借助于半经典理论,解释了在静电场作用下高次谐波发生变化的机制.     

Stimulated Raman shifting of the Nd:YAG fourth harmonic (266 nm) inH2, HD, and D2

The dependence of the first Stokes stimulated Raman conversion efficiency of fourth-harmonic radiation from a Nd:YAG laser at 266 nm has been studied for the isotopic species H₂, HD, and D₂ as a function of gas pressure and laser energy using a low numerical aperture (~4.5×10^-3) pumping geometry. While the laser energy threshold for first Stokes conversion is seen to vary significantly between the species it has been found that photon conversion efficiencies of at least 50% can be achieved for all of them for laser pump energies at 266 nm ⩽50 mJ/pulse. This study provides a new measurement of the differential cross section for stimulated Raman scattering in HD of 8.1±2.4×10^-29 cm²/sr at 266 nm and at high pressures, and agreement is found with previous measurements of the cross sections for H₂ and D₂. The results have been used to optimize the laser transmitter system for a differential absorption lidar (DIAL) system to measure tropospheric ozone concentration profiles     

Focus conditioning effects on molecular field-free alignment observed with high-order harmonic generation

We investigate the focus conditioning effects on molecular field-free alignment observed with high-order harmonic generation(HHG) from CO2 molecules.We also experimentally demonstrate that both the spectral shape and alignment signal of HHG significantly vary with changing focus position.A maximal alignment signal is achieved at a given focus position because of the optimal intensity of the driving laser.This intensity is related to the ionization potential of the molecules.These results indicate that a unique focus position provides an optimal alignment signal for practical applications.