周期量级强激光场中电子振荡所导致的辐射的空间分布特性

采用单电子模型,通过理论分析和计算机模拟,研究了线偏振周期量级强激光脉冲作用下电子的相对论运动及其辐射的空间分布特性,研究发现对周期量级的强激光脉冲,其初始位相对电子的相对论运动及其辐射的空间分布特性影响非常显著。

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较(英文)

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲;在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC)及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.

周期量级激光脉冲中里德堡原子光电离的不对称性

采用全量子非微扰散射理论，研究了周期量级微波频率激光脉冲中高激发里德堡态铷原子光电离的不对称现象。发现了光电子角分布的不对称性，这一不对称性由电离过程中不同跃迁通道之间的干涉引起。讨论了光电子角分布的不对称性对载波一包络（Carrier—envelope，CE）相位、脉冲宽度及光电子能量的依赖性，发现光电子角分布的不对称性随CE相位、脉冲宽度及光电子能量的变化有显著变化。这一研究证实了最近的实验观测，为微波频率光学范畴内CE相位的测量及光电子角分布的控制提供了一种有效的方法。

圆偏振周期量级红外激光脉冲驱动产生太赫兹辐射

研究了周期量级的圆偏振激光在空气中成丝产生太赫兹辐射的偏振特性。将中心波长1.8μm、脉宽8.6fs的圆偏振红外激光脉冲聚焦到空气中,形成等离子体细丝,产生太赫兹辐射。通过测量太赫兹辐射的偏振状态,和偏振方向与驱动激光载波-包络相位的关系,发展太赫兹波偏振控制的方法。实验结果表明,太赫兹辐射为椭圆偏振,而且偏振平面随着驱动激光载波-包络相位的变化而转动。这对太赫兹波的偏振控制有重要意义,并为周期量级激光载波-包络相位的测量提供了新方法。

周期量级脉冲线性Thomson散射特性

利用经典电磁辐射理论研究周期量级线偏振激光脉冲的90°Thomson线性散射。结果表明,脉冲所包含的光周期数越少,散射能谱越宽,谱中心处强度越小;谱宽度与电子相对论因子的平方及入射光脉冲频率成正比;谱强度与归一化光场强度和相对论因子乘积的平方均成正比,载波包络函数使光场中电子运动的时间和空间周期减小;进一步展宽散射能谱,使谱对称性变好,消除散射谱振荡;低于某一频率时,谱强度随载波包络初相的增大而减小,高于此频率时,谱强度随载波包络初相的增大而增大;电子进入光场初相的增大削弱了散射谱的强度。

初始相位对周期量级激光脉冲Thomson散射特性的影响

用电子Thomson散射的经典理论,研究了周期量级激光脉冲作用下电子Thomson散射的特性,讨论了不同激光强度下,激光脉冲的初始相位对电子辐射的空间分布以及特定方向上频谱分布特性的影响。计算表明:对弱激光脉冲,电子辐射的空间分布类似于偶极天线的对称双叶结构,初始相位对电子的辐射几乎没有影响;而对强激光脉冲,电子辐射的空间分布出现了三叶结构,初始相位对电子的辐射影响非常显著。

周期量级激光脉冲作用下原子电离不对称性研究(英文)

应用不对称性参量对周期量级强激光脉冲下原子电离分布的反演不对称性进行了定量分析.采用非微扰的散射理论解析方法和三个激光模式模拟超短脉冲,研究不对称性参量随激光强度、包络位相和脉冲宽度的变化.计算表明,这种不对称性是随着波包的绝对位相以正弦形式变化而变化,其最大不对称程度依赖于脉冲强度和脉冲宽度.随着激光强度的提高,不对称性参量是先降低到最小值然后增加.对脉冲宽度相对长、有几个周期量级的高强度激光,其不对称性具有显著的特点.因此,提高脉冲强度有助于对包络绝对位相变化的观察.

低强度周期量级脉冲驱动排列分子的非次序双电离

本文利用三维经典系综模型研究了低强度周期量级脉冲驱动排列分子的非次序双电离.结果表明,电子对的关联特性强烈地依赖于分子的排列方向和激光脉冲的载波包络相位;垂直分子反关联电子对的比例总是高于平行分子反关联电子对的比例;当载波包络相位从0到π逐渐增加时,反关联电子对的数目先增加再减少;对于平行分子,电子对的释放总是以正关联为主;而垂直分子的主导关联模式则依赖于激光脉冲的载波包络相位,当载波包络相位为0.3π—0.7π之间时,电子对以反关联释放为主,其他相位下以正关联为主.本文利用分子势能曲线和电子返回能量很好地解释了电子关联特性对分子排列方向和载波包络相位的依赖关系.

圆偏振周期量级激光脉冲作用下电子辐射的空间分布

在电子汤普孙散射的经典理论的基础上,通过理论分析和计算机模拟,研究圆偏振周期量级激光脉冲作用下电子辐射的空间分布特性,提出可能的应用方向。研究发现,在相对论光强下,随着激光强度的增强,电子辐射逐渐增强,能量不断的向辐射中心集中,辐射能量分布的方向性逐渐突出;当改变激光的初相位时,电子辐射的总体方向发生偏移,表现为辐射分布图形的对称平面发生旋转,且旋转角度与激光初相位角改变大小相同。本文所进行的相关探讨基于电子辐射的三维空间立体图,所得到的有关电子谐波辐射的结论,可以为实验和工程上对电子辐射和激光参数测量的相关应用提供参考。

V型原子介质中周期量级脉冲激光传输特性对载波包络相位的依赖性

通过求解Maxwell-Bloch方程,研究了稠密的V型三能级原子介质中,载波包络相位(CEP)对周期量级脉冲激光的传输特性及频谱特性的影响。结果表明:对于大面积的脉冲,周期量级激光脉冲的载波和相应的光谱对CEP具有很强的敏感性。CEP的大小可以影响脉冲振幅大小、传播速度快慢及脉冲的分裂。另外,其它条件一定CEP不同时,由于相干效应的不同,脉冲频谱受到CEP的影响,但不足以引起高频成分的显著变化。当=0时,可得到频谱更宽、连续性更好的超连续谱。

周期量级激光脉冲驱动下非次序双电离的三维经典系综模拟

利用三维经典系综模型研究了周期量级激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离,所得结果表明,Ar2+离子的纵向动量分布与载波包络相位有很强的依赖关系,随载波包络相位φ的增加,具有不对称双峰结构的离子纵向动量分布重心从负动量转移到正动量,并且φ每改变π时Ar2+离子的纵向动量呈现相反的分布.在重碰撞过程中核与电子之间的库仑势发生变化后,计算得到的Ar2+离子纵向动量分布随载波包络相位的变化与实验结果定量上一致.

周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析,从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论.计算显示,在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0·01的情况下,用包含1·5个光周期的激光脉冲,可获得0·2as(半高全宽)的散射脉冲输出.还对光场载波包络初相ce和电子进入光场的初相in对散射脉冲的影响作了分析讨论,结果表明,在适当的ce和in条件下,能实现单个阿秒脉冲输出,并可对脉冲宽度和频率进行调谐.

周期量级激光脉冲激发等离子体产生太赫兹辐射研究

超短激光脉冲驱动等离子体光丝产生太赫兹辐射的研究对于揭示太赫兹产生的微观机理以及太赫兹源的发展和应用有重要的基础意义。系统介绍了包括载波包络稳定的红外周期量级激光脉冲的产生、基于周期量级激光强场驱动等离子体光丝产生太赫兹辐射的机理、等离子体光丝中周期量级光场的传输、波形可控太赫兹辐射的产生及其在载波包络相位测量技术上的应用等方面的最新进展。

接近单周期量级的两级非共线光参量放大

提出了一种新的两级非共线相位匹配光参量放大方案,两级光参量放大分别采用不同的相位匹配条件,充分利用非线性晶体的相位匹配能力和增益光谱范围,可以实现增益带宽接近一个倍频程的光参量放大。并以4.5 mm厚的偏硼酸钡（BBO）晶体和波长为532 nm、强度为5 GW/cm2的抽运光源为例进行了模拟计算,结果表明,该方案可以实现波长范围在710~1190 nm、增益带宽为480 nm的信号光放大,信号光光谱宽度达到0.75个倍频程,再压缩后傅里叶限脉冲的时间宽度约为5 fs,约等于1.6倍的光振荡周期。计算了光参量放大过程中的相位畸变,以及该相位畸变对再压缩后信号光脉冲时间波形的影响。研究结果可以为实现周期量级光参量放大的设计提供理论依据。

基于空心光纤技术产生高能量周期量级脉冲压缩

系统研究了利用充惰性气体的250μm内径的空心光纤(HCF)展宽光谱和啁啾镜补偿色散的高能量周期量级脉冲压缩技术。基于此技术,研究了入射激光脉冲能量和腔内惰性气体气压对于压缩后脉冲宽度和输出能量的影响。将钛宝石激光器输出的脉冲宽度40 fs,单脉冲能量2.7 mJ,重复频率1 kHz,中心波长在800 nm的激光脉冲输入压缩系统,获得了脉冲宽度7 fs,单脉冲能量大于1 mJ,中心波长为750 nm的稳定周期量级激光脉冲。

1μm 周期量级超快激光器研究进展

1μm波段超快激光器在材料表面改性、材料微加工等有着广泛的应用前景。激光振荡和放大技术能增强谐振腔的模式选择能力,激光增益和补偿器件可以提高激光峰值功率,进一步减小输出激光的脉冲宽度。主要概述了1μm波段周期量级的超快激光振荡器(纯被动锁模、孤子锁模、克尔透镜锁模)、超快激光放大器(啁啾脉冲放大、脉冲整形、非线性压缩技术),以及1μm超快激光器的调控器件与系统(激光增益介质、色散调控器件、高阶横模产生以及超快激光智能化控制)的最新研究进展。最后展望了1μm周期量级超快激光器的发展前景和趋势。

载波-包络相位稳定的周期量级近红外超短脉冲激光系统

利用光参量放大过程输出的闲置光载波-包络相位(CEP)被动稳定的特点,搭建了三级光参量放大(OPA)系统,获得了CEP稳定的近红外高能量超短激光脉冲(1.4mJ/40fs/1kHz@1.8μm),其CEP抖动为516mrad(rms).经空心光纤展宽光谱和块体材料补偿色散,激光脉宽最终可被压缩至小于两个光学周期(<12fs),脉冲能量达到0.54mJ.该系统为单个阿秒脉冲的产生和其他高次谐波实验提供了优质的光源.

太赫兹波相干探测的物理机制研究

通过探测经周期量级激光脉冲激励所产生的气体等离子体荧光辐射增强现象,研究了太赫兹波相干探测的物理过程。结果表明,太赫兹场同周期量级激光脉冲载波-包络相位改变π前后相应的荧光辐射增强量的差值成正比,最佳探测条件可表达为ETHz∝ΔI(φ=π)-ΔI(φ=0)。

飞秒光参量放大技术原理及应用

飞秒光参量放大技术是一种获得宽带飞秒脉冲的有效手段．首先介绍了飞秒光参量放大技术的基本原理,并通过数值模拟显示了群速度失配及位相失配对信号转换过程的影响．数值计算结果表明:群速度失配及位相失配会导致转换效率下降,群速度失配还会导致脉冲发生畸变．其次,综述了该技术在超短脉冲特别是周期量级脉冲产生方面的研究进展,并介绍了Baltuska等设计的可以产生3．9 fs脉冲的非共线光参量放大装置．其中,详细讨论了超连续白光注入源、泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容．最后介绍了该技术在高能飞秒脉冲产生方面取得的最新研究进展．

中红外超强超短激光研究进展(特邀)

近年来,可调谐中红外新波段超强超短激光的出现与迅速发展,开辟了强场物理领域中迄今仍很少探索过的参量空间,为开拓超强超短激光与物质相互作用的新物理、新效应及新应用提供了新机遇。文中总结了中红外超强超短激光近年来的发展趋势与研究方向。针对光参量放大、光参量啁啾脉冲放大、中红外脉冲后压缩以及中红外新型光场调控技术4个研究方向,较全面地分析各自的国内外研究现状,并对未来中红外超强超短激光的发展趋势进行了展望。