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双色场驱动下宽带超连续谱时空特性研究

王少义  
【摘要】:高次谐波,作为强激光脉冲与原子分子相互作用的非线性现象之一,近年来一直是国内外科学家研究的热点。这是由于高次谐波不仅是产生极紫外相干光源以及阿秒超快辐射的重要途径,而且也是实现微观动力学过程探测的有力工具。理论描述高次谐波的产生包括单体对强激光脉冲的响应过程以及谐波在气体介质中的传播,后者对高次谐波的时频特性有不可忽略的影响。目前的研究重点集中在于如何扩展基于高次谐波的阿秒脉冲频谱宽度和提高单阿秒脉冲的强度,而往往忽视了阿秒脉冲的空间特性。因此本论文从单体响应出发,研究了双色场驱动下高次谐波的时频特性,以及考虑传播效应对高次谐波时域特性的影响,进一步探索对阿秒脉冲空间特性的研究。本论文包括以下几个内容:(1)研究了双色场驱动下原子高次谐波的时频特性以及激光参数波动的影响。结果表明在少光周期双色场驱动下激光参数,如相位、激光峰值功率等参数的波动对量子轨道选择影响小于在多光周期量双色场驱动下的影响。此外,相比于多光周期ω+2ω双色场驱动情况,在多光周期ω+3ω双色场驱动下量子轨道选择对激光参数波动要稳定。(2)研究了双色场驱动大核间距分子获得高效宽带超连续谱以及其时频特性。通过加入UV脉冲,可以有效的控制电子波包的产生,而从获得谱宽为120eV的超连续谱,通过过滤这段超连续谱,进一步获得亚60as的阿秒脉冲光源。值得一提的是,采用这种方案,能够将超连续谱的强度提高两个数量级。(3)研究了双色场驱动下超连续谱的空间特性。结果表明在双色场驱动下高次谐波经过传播后产生超连续谱,从而获得单阿秒脉冲,但空间质量比较差,通过优化双色场,可以控制超连续谱的空间包络从环形结构变成高斯型分布,从而有效的改善其空间特性。此外,我们的结果还表明了通过增加一束弱的二次谐波场,可以有效的调控长短轨道的相位匹配特性,该方案不仅可以选择某一量子轨道,而且更重要的是可以实现在近轴处长短轨道的共存,进一步研究量子轨道干涉条纹,这对于实验表征单原子偶极矩具有很重要的意义。


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