基于气体高次谐波的高亮度超快相干极紫外光源的研发

高平均功率、高峰值功率是超快激光技术发展的重要趋势,也是拓展其应用范围的关键。利用超高重复频率光纤激光器,开发了两套腔外脉冲再压缩模块,通过气体高次谐波技术,获得了高亮度超快相干极紫外光源。结合三维强场近似理论模型,分别从实验和理论上对驱动脉冲能量和脉冲宽度、气体种类、气体压强以及Z方向上的光场耦合情况等重要相位匹配条件进行了系统的研究。在500 kHz重复频率的驱动下,获得了高亮度的21~40 nm高次谐波信号,各阶次谐波信号的光子数通量均超过1.6×10^(10)photon/s,最强阶次谐波为第35阶谐波(29.4 nm),其光子数通量为1.8×10^(12)photon/s,能量转换效率为5×10^(-7)。基于该实验线路,进一步优化驱动脉冲宽度和脉冲能量,并结合毛细管气体单元,可实现更短波长(约为10 nm)的高亮度超快相干极紫外光源,为纳米结构成像、原子分子和新型材料表面超快动力学过程、极紫外波段光学元器件损伤和性能测试等提供综合实验平台。

椭偏光场下锂原子共振激发过程(特邀)

基于散射矩阵理论建立了在强激光场作用下电子从基态直接跃迁到里德伯态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德伯态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现:当光强较低时,激发过程与微扰理论一致;但当光强较高时,激光场不仅使里德伯态的能级发生移动,而且对里德伯态的空间相位分布也产生了影响,进而改变了激发率随光场椭偏率的变化曲线。同时,计算结果也展现出椭偏场多光子激发过程中角动量和磁量子数跃迁选择定则特点:当共振激发过程吸收偶数或者奇数个光子时,初态与里德伯态的轨道角动量量子数(磁量子数)的奇偶性分别一致或者相反。