超短激光脉冲在多能级系统中传输特性的研究

摘要

超短激光脉冲与物质相互作用的研究是国际重要的前沿领域。目前,人们可以获得周期量级的超短激光脉冲,其与物质的相互作用与多周期脉冲的情况存在本质上的区别,慢变包络近似和旋波近似已经不能准确描述超短脉冲的传输过程。超短激光脉冲在非线性介质中传输特性的研究在阿秒脉冲的产生、高次谐波的产生、软X射线的产生、相干控制和原子电离等方面具有重要的科学意义和广泛的应用价值。超短激光脉冲在二能级系统中的传输特性研究已经取得了丰富的成果。然而,实际的量子系统能级结构比较复杂,而且超短激光脉冲的频谱较宽,可能同时与多个能级相互作用,所以用二能级系统不能很好地准确描述超短激光脉冲的传输情况,特别是多能级系统中脉冲的传输特性有待进一步研究。 本文运用数值方法研究了超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性。发现超短激光脉冲在多能级系统中存在着一些有趣的现象： 1.当激光脉冲能量相对较弱时,脉冲面积满足合适的条件下,在多能级系统中依然能够产生自感应透明现象。 2.当激光脉冲能量逐渐增强时,在多能级系统中依然存在一个面积定理,使得超短激光脉冲在多能级系统中传输时能够发生脉冲分裂的现象。激光脉冲分裂的基本面积单位由激发态能级数和各能级的跃迁偶极矩确定。 3.超短脉冲在介质中的传输遵循比尔定律。研究发现多能级系统中的吸收主要由系统特征时间T来确定。当系统特征时间可以与激光脉宽相比拟时,强度较低的子脉冲在传输过程中的衰减十分明显。脉冲在传输了一定的距离后,将会只剩下第一个强度高、脉宽窄的子脉冲。 4.在频域上,超短激光脉冲的演化相比二能级系统而言更为丰富。随着脉冲强度的增大,脉冲在传输过程中产生的高次光谱分量的级次也会增高。这些高次光谱分量的强度不仅与系统特征时间有关,而且会受到脉冲初始相位的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1超短激光脉冲的传输研究现状

1.2论文内容与安排

第二章超短脉冲传输的基本理论

2.1光与物质相互作用

2.2超短脉冲的传输研究方法

2.3超短脉冲的传输

第三章超短激光脉冲在多能级系统中传输的时域特性

3.1超短脉冲在多能级系统中的传输模型

3.2数值模拟结果及分析

第四章超短激光脉冲在多能级系统中传输的频域特性

4.1超短激光脉冲传输的频域研究现状

4.2数值模拟结果与分析

第五章总结与展望

参考文献

学习期间科研成果

致谢