两种波形调控方法获得单次谐波光源的研究

本文利用啁啾波形调控和双色场波形调控对单次谐波光源的产生进行了研究.结果发现:在啁啾波形调控下,单次谐波光源的调节范围在170次到370次谐波区间,能量调节范围较宽.并且,单次谐波的产生对激光脉宽和光强的要求不高.在双色场波形调控下,单次谐波光源的调节范围仅在80次到110次谐波区间,能量调节范围较窄.并且,单次谐波的产生对激光脉宽和光强的要求较高.

海洋科学数据汇聚共享服务平台建设

【应用背景】海洋数据是认识海洋、经略海洋的基础,随着海洋观测和探测技术的快速发展,海洋数据呈爆炸式增长,数据的开放共享需求日益迫切。【目的】为了实现多源海洋科学数据的整合,打通数据存储孤岛,建立统一的元数据标准和数据共享链路,【方法】本文构建了一个海洋科学数据汇聚共享服务平台,提供海洋数据汇交、审核、注册、存储、检索和共享全过程管理的一体化、在线化和流程化服务,为不同用户提供公平渠道获取数据、信息、知识和技术;提供DOI/CSTR自动注册服务,加强数据知识产权保护,保护数据所有者权益。【结果】平台以数据规范为牵引,将数据存储规范、管理流程规范、元数据标准纳入系统设计中,实现数据统一编码、统一管理、统一存储、统一发布的“四统一”。【结论】通过平台的应用推广,能够更好地推进海洋科学数据高效共享和利用,充分挖掘海洋信息资源的潜在价值,高质量支撑海洋科学研究。

时-空域波形优化延伸高次谐波截止能量的研究

在高次谐波发射三步模型的指导下,理论研究了三色场时-空域波形调控对谐波截止能量的影响.在时域调控下,通过改变三束激光场的强度比、相位和延迟时间获得了最佳的三色场时域波形.在该波形下,谐波截止能量得到最佳延伸.在空间调控下,在上述最佳波形的基础上选择适当的正向激光非均匀效应后,谐波截止能量得到了进一步延伸.并且,随着非均匀参数增大,谐波截止能量也可持续增大.通过分析激光波形、空间非均匀效应和谐波发射过程给出了谐波截止能量延伸的原因.并且,通过叠加部分谐波可获得脉宽为45 as的单个脉冲.

大数据驱动的海洋人工智能服务平台设计与应用

【目的】大数据驱动的海洋人工智能服务平台集成海洋人工智能相关算法、软件工具和数据资源构建支持海洋人工智能研究的科研信息化环境,为科研用户提供“一站式”机器学习即服务。【方法】本文基于海洋领域人工智能研究对数据、软件、算法和定制工作流的实际需求,提出一种大数据驱动的海洋人工智能服务平台框架设计,阐述平台总体架构以及构建海洋人工智能服务平台的关键技术方法,并给出平台支撑实现的海洋人工智能模型研究案例。【结果】大数据驱动的海洋人工智能服务平台提供海洋人工智能模型开发环境,支持数据预处理、特征工程、模型训练、超参数调整、模型评估、模型部署与模型推理等功能,能够帮助海洋领域科研人员搭建海洋人工智能研究工作流,进一步研发面向海洋场景应用的人工智能模型产品。【结论】大数据驱动的海洋人工智能服务平台作为新型科研信息化平台,将促进海洋科学和人工智能的交叉融合,助推研究所人工智能海洋学学科建设,推动海洋大数据与人工智能科研范式变革。

双色中红外激光场延迟及相位调控产生水窗区间光子

理论研究了双色中红外激光场时间延迟及相位对高次谐波光谱的影响.结果表明:当激光延迟为-1.0 fs,激光相位为0.2π和0时,谐波截止能量可以得到有效延伸,并且获得一个超宽水窗区间谐波连续平台区.此外,谐波光谱的延伸与控制场波长关系不大,即,在上述激光延迟和相位下,控制场波长在2300 nm到2700 nm区间时都可获得水窗区谐波光谱.最后,叠加光谱连续区的谐波可获得35 as的水窗区孤立阿秒脉冲.

改进型多周期极化门产生高强度的阿秒脉冲

为了产生高强度单个阿秒脉冲,采用多周期极化门方案,利用空间非均匀极化门调控谐波辐射,在蝴蝶型纳米结构下产生高强度阿秒脉冲。结果表明,由于纳米结构表面的等离子共振增强现象,激光强度在空间呈非均匀性,导致高次谐波截止能量得到延伸,长量子路径对谐波的贡献被减弱;在极化门控制下,谐波平台区的贡献只来源于单一的谐波辐射能量峰,形成一个140eV的平台区;适当引入一束超短紫外光源,谐波强度增强2个数量级;通过叠加平台区的谐波,可获得一个持续时间在27as的超短脉冲,该脉冲强度比利用单一极化门方案获得的脉冲强度增强2个数量级。该研究对阿秒脉冲的产生以及阿秒科学的发展是有帮助的。

空间均匀和非均匀场下H_2^+辐射谐波的空间分布

为了了解H_2^+分子辐射谐波的空间分布,采用数值求解非玻恩-奥本海默近似的薛定谔方程,进行了空间均匀和非均匀激光场下H_2^+分子谐波辐射的空间分布研究。结果表明,在空间均匀场下,正向H核辐射谐波强度高于负向H核;在空间非均匀场下,由于金属结构表面出现的等离子共振增强现象,谐波截止能量得到延伸;负向H核辐射谐波强度明显高于正向H核,随后通过电离几率、电子布局、电子波函数以及谐波辐射的时频分析可以给出H_2^+分子谐波空间分布的合理解释。通过叠加谐波谱上的谐波,可获得一个脉宽为36as的超短孤立阿秒脉冲。该研究对分子谐波的空间分布及阿秒脉冲的输出是有帮助的。

利用啁啾激光调制分子谐波信号

数值研究了啁啾激光驱动H_2^+辐射谐波的特点.结果表明,(1)在低强度和高强度激光驱动下,谐波光谱分别呈现红移和蓝移现象.引入正负向啁啾参数后,谐波频移和谐波辐射强度都可以得到调控.(2)谐波光谱在高强度激光驱动下呈现非奇次谐波.理论分析表明,非奇次谐波产生的原因是双H核频移不一致所导致的不对称相消干涉引起的.

利用蝴蝶型纳米结构下的极化门方案输出单个阿秒脉冲

理论研究了在蝴蝶型纳米结构下运用多周期极化门方案驱动He原子输出高次谐波以及阿秒脉冲的特点.结果表明,由于纳米结构表面的等离子共振增强现象,谐波截止能量得到延伸.同时,由于激光场呈现空间非均匀性,长量子路径对谐波的贡献被减弱.并且,在极化门控制下,谐波平台区的贡献只来源于单一的谐波辐射能量峰,进而形成一个147 eV的超长平台区.最后,通过叠加平台区的谐波,可获得一个持续时间在30 as的超短脉冲.

利用超短的紫外光源来增强阿秒脉冲的强度

本文理论提出了一种利用超短紫外光源来增强阿秒脉冲强度的方法 .计算结果表明,当适当的加入一束62 nm或者125 nm超短紫外光源到双色激光场时,不仅高次谐波的截止能量被延伸了,而且谐波的强度也比原双色场时有明显的增强.尤其是当采用125 nm光源时,谐波的强度被增强了2个数量级,并且形成了一个232 e V的超长平台区.最后通过叠加谐波次数从113次到170次可获得脉宽仅为43 as的孤立阿秒脉冲,其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个数量级.

利用两束同色圆偏振激光场产生水窗区间阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束同色圆偏激光场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当适当调节两束激光场的波长,相位以及时间延迟时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波的强度也有较大的增强,形成了一个500 e V的超长平台区.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽为35 as左右的水窗区间阿秒脉冲.

紫外-啁啾激光束驱动He原子获得阿秒脉冲

为了获得X射线范围内的阿秒脉冲,采用紫外-啁啾组合激光束产生高强度谐波光谱和阿秒脉冲的方法,进行了理论分析。结果表明,当引入正向啁啾参量时,虽然谐波截止能量有微小延伸,但是谐波辐射效率明显下降;当引入负向啁啾参量时,不仅谐波截止能量得到延伸,并且谐波辐射效率比正向啁啾条件下有所增强;将一束125nm的紫外光源引入到啁啾激光下,由于共振增强电离的影响,谐波辐射效率有明显增强,在紫外-正向啁啾驱动下,不仅谐波辐射强度被增强25倍,而且谐波截止能量得到延伸,形成了一个382eV的平台区,在紫外-负向啁啾驱动下,虽然谐波截止能量没有明显变化,但是谐波辐射效率有110倍的提高,进而形成一个410eV的平台区;通过叠加组合场下的谐波,可获得一系列70as以内的单个阿秒脉冲。该研究对阿秒科学的发展是有帮助的。

利用超短紫外光源增强阿秒脉冲的强度

提出了一种利用超短紫外光源来增强阿秒脉冲强度的方法．计算结果表明，当适当的加入一束125nm光源到双色正交激光场时，不仅高次谐波的强度比原双色场时增强了2个数量级，而且选择单一的量子路径对谐波发射起作用，进而形成了一个152eV的超长平台区．随后通过激光参数的优化，发现激光脉宽和偏振角对于谐波强度的增强不太敏感．最后，通过叠加谐波町获得脉宽仅为38as的孤立阿秒脉冲，其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个数量级．

双色场驱动不对称分子产生超短X射线光源

数值研究了不对称分子He H2+在两束激光场形成的组合驱动场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.为了有效的展宽谐波的截止能量,基频场选择为5fs/800nm的啁啾激光场.计算结果表明,当啁啾参数和分子核间距分别选择为β=0.4和R=8.0a.u.时,不仅谐波波谱变得非常平滑而且其截止能量得到了有效的展宽.随后通过加入并且优化第二束控制激光场,谐波截止能量得到了进一步的展宽,形成了一个600e V的超平滑连续区.最后分别叠加280次到330次和330次到380次谐波可获得脉宽为78as的两个孤立阿秒X射线光源.

H_2^+分子双H核对高次谐波辐射的贡献

理论研究了H_2^+分子双H核对高次谐波辐射的贡献.结果表明:在少周期激光场下,由于激光场的反对称性,负向H核辐射谐波强度高于正向H核.随着激光脉宽增大,激光波形趋于对称,因此导致双H核辐射谐波的反对称结构减小.谐波辐射的时频分析图显示,当激光场为正向时(E(t)>0.0),负向H核辐射谐波强度高于正向H核;当激光场反向时(E(t)<0.0),正向H核辐射谐波强度高于负向H核.最后,通过分析含时电子波包及H_2^+的缀饰态给出了电子在双H核之间转移的原因.

核运动对H_2^+谐波辐射的影响

理论研究了H_2^+在电子与核耦合的非伯恩奥本海默近似下辐射高次谐波的特点。结果表明,由于核运动的影响,奇次谐波辐射呈现红移现象。但是随着振动态增大,谐波红移现象逐渐减弱;谐波光谱呈现非奇次谐波。并且随着振动态增大,非奇次谐波明显增强。通过研究谐波辐射时频分析图以及谐波辐射随核间距离变化的演化图,给出了H_2^+谐波辐射红移以及非奇次谐波产生的原因。

核运动对非奇次谐波产生的影响

理论研究了H2+、D2+、T2+辐射高次谐波的特点.结果表明,在核运动影响下,不仅奇次谐波呈现红移现象,而且谐波光谱呈现非奇次谐波.随着核质量增大,奇次谐波频移和非几次谐波强度都减弱.但是随着激脉宽增大,非奇次谐波的产生明显被增强.理论分析表明,谐波频移是由谐波辐射在激光上升和下降区间的非对称性导致的;非奇次谐波是由于分子对称性在较大核间距离处遭破坏产生的.

双回碰机制下双电子谐波发射的特点

本文数值研究了阿秒分辨下双电子He原子发射高次谐波的特点.数值计算结果表明,双电子谐波光谱的截止能量与单电子相比有较大延伸,并且我们发现了一些新的截止能量.随后分析显示,这些新的截止能量是由双电子的双回碰机制所导致的,并且电子相关效应在里面起到了很重要的作用.

利用高频谐波场增强阿秒脉冲的强度

提出了一种利用高频谐波场增强阿秒脉冲强度的方法。计算结果表明,当适当地加入一束13次谐波或者27次谐波场到双色激光场时,谐波强度比原双色场时分别增强了2个或5个数量级。尤其是当采用27次谐波光源时,谐波光谱形成了一个465 e V的超长平台区。最后通过适当地叠加谐波,可分别获得脉宽仅为50 as和40 as的孤立阿秒脉冲,其强度比原双色场情况下产生的阿秒脉冲增强了2个或5个数量级。

非均匀组合场驱动He原子获得高强度keV阿秒脉冲

理论提出了一种利用非均匀组合场驱动He原子产生高强度keV高次谐波光谱和阿秒脉冲的方法. 结果表明,适当叠加多周期双色中红外场与一束少周期近红外场时,谐波截止能量可以得到有效延伸,并且谐波光谱呈现由单一量子路径贡献而成的平台区. 随后,适当引入一束紫外光源,在共振增强电离的影响下,谐波辐射效率可以增强500倍. 最后,通过叠加平台区的谐波,可获得多个脉宽持续范围在35 as以下的单个阿秒脉冲.