基于正交偏振场的双光学控制方案获得孤立阿秒脉冲产生

利用强场近似理论开展了基于正交偏振场的双光学控制脉冲与氦原子相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲发射的理论研究.这里的正交偏振场由具有一定时间延迟、振幅相等且呈正交偏振的两束线偏振脉冲构成,双光学控制脉冲是在正交偏振场的驱动脉冲电场方向附加一束线偏振二次谐波脉冲.研究发现,若合理地调整正交偏振场中两束线偏振脉冲之间的时间延迟及附加二次谐波场与驱动脉冲电场之间的相对相位,可得到效率较高且在整个平台区及截止位置附近皆连续的高次谐波发射谱,傅里叶变换后实现了143 as孤立短脉冲的辐射.相比于利用两束反旋圆偏振脉冲附加二次谐波场的双光学控制方案,该方案不仅克服了对入射驱动脉冲脉宽和强度的限制,而且避免了偏振门前端光学周期引起的气体介质电离不利于谐波相位匹配的弊端.

正交偏振双色激光场作用下生成的孤立阿秒脉冲

我们理论研究了正交偏振双色激光场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生.当y方向加一束中红外激光脉冲(12.5 fs/2000 nm),x方向加一束强度较弱的激光脉冲(12 fs/800 nm)时,我们得到从250 eV到350 eV的超连续谐波平台,在平台范围内叠加50 eV的谐波,可以得到一个脉宽约为97as的孤立阿秒脉冲.通过时频分析,我们解释了高次谐波发射的物理机制.

正交偏振双色激光场作用下高次谐波的椭偏特性研究

通过数值求解二维含时薛定谔方程,理论研究了正交偏振双色激光场作用下H2+分子高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生.数值结果显示,改变激光场的强度比,可以调控高次谐波强度以及谐波椭偏率.结果表明随着场强比的增加,y方向的谐波强度不断提高.当场强比为1:2.5时,x方向和y方向分别仅有奇次谐波和偶次谐波产生,并且偶次谐波的强度比奇次谐波强度高2-3个数量级.此时,奇次谐波的椭偏率最大可以达到0.3,偶次谐波的椭偏率接近于0.此外,通过改变分子的准直角可以控制谐波的椭偏率,基于这一现象,利用椭圆偏振高次谐波的平台区合成了椭偏率为0.05的椭圆偏振阿秒脉冲链.

在正交偏振双色激光场中原子电离过程的理论研究

基于非微扰量子电动力学的频域理论,研究了原子正交偏振双色激光场中的电离过程。研究表明,在两色低频激光场中,两束激光场在电离过程中起了相同的作用。在低频和高频双色激光场中,电离谱呈现出多平台结构,并且两束激光场起了不同的作用,其中低频激光场决定每个平台的宽度,高频激光场决定原子的电离几率。该研究可为原子在正交偏振双色激光电离过程的实验研究提供科学的理论依据。

利用正交偏振双色场产生孤立阿秒脉冲

利用强场近似理论开展了正交偏振双色场与氦原子相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲的理论研究。正交偏振双色场由少周期的4 fs钛宝石驱动脉冲激光和与它偏振方向垂直的8 fs倍频控制脉冲构成。研究发现,通过合理选择两束脉冲之间的相对相位,能够控制高次谐波发射过程中长、短电子轨道的选择。当相对相位调整为1.2π时,平台谐波主要来自短轨道电子的贡献,由于其运动时间短、波包扩散少,且没有与长轨道电子谐波产生干涉,沿驱动脉冲电场方向的高次谐波谱具有较高强度和较小调制幅度的超连续平台区,通过对第120次到第180次超连续谐波进行傅里叶变换,可产生脉宽为54 as的高强度孤立阿秒脉冲。所提方案对组合脉冲相对相位的选取要求并不严苛,在0.3π的变化范围内皆可获得脉宽较短的孤立阿秒脉冲,同时控制脉冲电场强度的变化对上述数值模拟结果的影响也很小。