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宽带超连续谱的传播效应

李钱光  
【摘要】: 高次谐波是超强超快激光脉冲与物质相互作用过程中出现的一种高价非线性现象。由于其在紫外甚至软X射线光源的产生、阿秒脉冲的产生以及超快过程探测等方面具有潜在的应用前景,近二十年一直吸引着研究者的广泛兴趣。理论上描述高次谐波的产生包括两个方面:激光脉冲与原子分子相互作用产生高次谐波的单体过程和激光脉冲及高次谐波在非线性介质中传播的传播效应。本文从理论上研究激光脉冲及高次谐波在非线性气体介质中传播的传播效应对高次谐波产生的影响,发现可以利用传播效应来进一步改善高次谐波的时域特性,从而产生宽带单阿秒脉冲。论文的主要内容包括:(1)研究了传播效应对阿秒电离门调控的宽带超连续谱的影响。发现可以利用高次谐波在气体介质中传播时长短轨道相位匹配条件的不同,增强超连谱中短轨道的高次谐波的强度,抑制超连续谱中长轨道的高次谐波的强度,从而产生仅包含短轨道高次谐波的高效宽带超连续谱和单阿秒脉冲。(2)研究了传播效应对多光周期ω+ω/2双色场驱动的宽带超连续谱的影响。发现在传播过程中介质的传播效应引起驱动激光脉冲和控制激光脉冲之间的相对相位的改变非常小,不会破坏双色场对原子高次谐波的控制机制。而且,可以通过适当地调整激光光束的聚焦条件,实现短轨道高次谐波的相位匹配,使宽带超连续谱的时域特性得到很大程度地改善,从而产生亚100as的单脉冲。(3)研究了传播效应对阿秒电离控制产生的宽带超连续谱的影响。结果表明考虑传播效应后,单个的紫外阿秒脉冲仍是产生高效宽带超连续谱的有力工具。而且,利用传播效应可以选择性的增强超连续谱中某一轨道的高次谐波,从而产生稳定的光滑的超连续谱和高效的单个的阿秒脉冲。(4)利用2ω/3控制激光脉冲调控不对称分子高次谐波产生过程中的电离和加速过程,可以进一步地增强不对称分子高次谐波产生过程中的不对称性,从而实现多光周期激光脉冲驱动的平台区宽带超连续谱的产生。利用传播效应进一步地改善超连续谱的时域特性,可以实现短轨道的选择,从而产生平台区的单阿秒脉冲。


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