周期脉冲在共振介质传输过程中的极端非线性效应

摘要

单周期或亚周期的脉冲因其在原子和分子研究中的应用吸引了研究者的广泛关注。半周期亚皮秒太赫兹脉冲已能够在实验中获得，并被成功用于控制和探测里德堡态电子。最近，半周期阿秒脉冲的产生也被提出并在实验上被验证。由于半周期阿秒脉冲重要的科学应用价值，其产生过程值得人们深入研究。
　　单极半周期脉冲频谱中含有零频分量，在传统的非线性光学中，零频分量的产生主要通过光学整流，当对称脉冲激发反演对称介质时是不能产生零频分量的。近来有研究发现周期量级超短激光脉冲在反演对称的介质中传输时有单极半周期脉冲产生，但其产生的物理机制并不清晰。本文针对此问题展开深入研究，探究单极半周期阿秒脉冲产生的物理机制。
　　零频分量的产生是研究单极半周期脉冲形成的关键，在本论文中我们首先探讨了脉冲与介质相互作用过程中各个物理参量对零频分量产生的影响；其次，介绍了在理论计算过程中发现的新的现象，即当拉比频率和入射脉冲的载波频率相当或者比载波频率大时，零频分量的产生不仅依赖于电场，还受到粒子数反转的影响。因为周期脉冲的电场形状与载波包络相位（CEP）密切相关，粒子数反转受到脉冲包络强度和脉冲宽度的共同影响，因此我们提出通过改变周期量级超短脉冲激光参数控制零频分量的形成，从而达到产生单极半周期脉冲的目的。
　　另外，为了适用于更加多样化的介质模型，我们在原有的理论模型基础上，结合Maxwell-Drude-Bloch方程和半导体布洛赫方程，将周期量级超短激光脉冲与介质相互作用的研究对象推广到了金属和半导体。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本论文的主要内容

第二章 周期量级脉冲与介质的相互作用

2.1 引言

2.2 周期量级脉冲与二能级相互作用

2.3 周期脉冲与介质相互作用的理论

2.4 小结

第三章 单极半周期脉冲产生的过程

3.1 脉冲及参数

3.2 脉冲与二能级原子相互作用理论模型

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章周期脉冲与二能级相互作用的拓展

4.1 Maxwell-Drude-Bloch 方程

4.2半导体布洛赫方程

4.3 小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2 展望

参考文献

附录

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