双色激光场中脉冲波长和相位对高次谐波和阿秒脉冲的影响

摘要

原子与强激光场相互作用，会产生一些用传统的微扰理论无法进行阐述的物理现象，其中就包括了高次谐波辐射。上世纪60年代以来，人们就开始通过谐波辐射来获取激光谱线。尤其是近几年来超短超强的激光技术的飞速发展，为谐波辐射研究带来了强有力的技术支持。目前，利用超短超强的激光脉冲与原子相互作用产生高次谐波辐射的理论和实验研究正越来越受到人们的关注，吸引着几个全球范围内最优秀的实验室和实验小组来从事高次谐波相关方面的研究，使得高次谐波辐射方向的研究取得了日新月异的进步和发展。本文通过调节双色场中驱动脉冲相对相位以及控制脉冲的波长控制高次谐波和超短阿秒脉冲的产生，并对其物理机理进行了理论探索，具体的研究内容如下： （1）本文研究了双色场中控制脉冲的波长对产生高次谐波和超短阿秒脉冲的影响，通过求解含时薛定谔方程，研究了双色激光场中控制脉冲波长从600nm到2400nm时产生的高次谐波，该双色场由9fs/1600nm驱动激光脉冲和较弱的6fs控制激光脉冲叠加而成。进行了含时量子波包计算，通过调节控制脉冲的波长可以改善激光场波形，避免第二主峰与主峰之间的相消干扰，提高高次谐波转换效率。并对控制脉冲波长的影响进行了系统的讨论，结果表明控制脉冲波长取1600nm时能够产生超宽带高次谐波光谱和超短孤立阿秒脉冲。其中，通过滤波技术叠加高次谐波谱的第一平台区可以获得4.5as的孤立脉冲。这种高强度的超短脉冲提供了一个前所未有的时间分辨率，使得观察超快电子动力学成为可能。 （2）在上一研究的基础上，采用9fs/1600nm的驱动激光脉冲和6fs/1600nm的控制激光脉叠加而成的双色场，进一步的研究了驱动脉冲相位对产生高次谐波和超短阿秒脉冲的影响。同样通过求解该双色场的含时薛定谔方程，研究了双色激光场中驱动脉冲相位从0π到1.9π时产生的高次谐波。在截止区域，可以通过改变驱动脉冲的相位来控制高次谐波平台的宽度。从而获得带宽为499eV的超宽超连续谱谐波谱，通过叠加平台区的谐波谱可以获得超短的3.8as的孤立阿秒脉冲。为了进一步了解谐波产生的物理机制，还进行了经典电离和量子时频分析。

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