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利用多周期双色场获得孤立阿秒脉冲机理的研究

刘胜男  
【摘要】:进入二十一世纪,超短超强激光技术的飞速发展,尤其是飞秒激光技术的快速发展为人类探索微观超快现象的研究提供了前所未有的实用手段和发展机遇,但探索自然无穷奥秘的热情驱动着人们想要找到比飞秒更短的闪光脉冲来帮助自己看到更快的反应过程。由此激光技术进入了又一个崭新的领域,探究阿秒科学以及测量阿秒脉冲。为了研究阿秒时间量级的超快过程中所发生的瞬态现象,就需要探索产生阿秒脉冲的各种可能的技术和方法。阿秒脉冲一旦实现,必然会使物理学、化学和生物学的各项微观研究有更深一层的发现,同时其具有的重大应用价值还会在医学和军事方面产生深远影响。 在本论文中,我们利用数值求解一维含时薛定谔方程,研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子相互作用产生的高次谐波和阿秒脉冲,通过分析合成脉冲电场始末端时间段被抑制的机理,进一步扩展了合成脉冲脉宽到60飞秒,并得到160阿秒的孤立短脉冲。这是迄今为止在孤立阿秒脉冲产生研究中所采用的最长脉宽。 首先,我们通过单色场及双色场方案的实验对比,得出多周期双色场情况下能够得到孤立阿秒脉冲的结论,同时发现方案中的合成脉冲可以等效于单一短脉冲的作用,却克服了短脉冲低输出能量导致的阿秒脉冲能量低的困难。 其次,对多周期组合脉冲产生孤立阿秒脉冲机理进行分析。依据组合脉冲电场的数学表示形式,找到满足条件的两束多周期飞秒激光脉冲,然后发现当合成脉冲的脉宽选为12飞秒时,选取合适的附加脉冲波长,合成电场的振幅在始末端时间段能被大幅抑制,仅中间部分的电场对谐波谱平台区和截止位置起主要贡献。 最后,根据多周期组合脉冲有效电场宽度被压缩的机理以及孤立阿秒脉冲产生机理的分析,概况出该方案获得孤立阿秒脉冲的一般规律,并遵循此规律探索该方案下能够得到的最理想孤立阿秒脉冲的特性,以及所需的组合脉冲参数对实验结果产生的影响,主要给出选取两束脉冲之间不同的相对相位所得到结果的对比。


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