【摘要】：周期量級(jí)激光脈沖技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展促進(jìn)了強(qiáng)場(chǎng)物理與阿秒科學(xué)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。由于強(qiáng)激光脈沖與原子分子作用時(shí)存在高度的非線性效應(yīng),許多強(qiáng)場(chǎng)物理過(guò)程如隧穿電離、非次序雙電離、高次諧波等將會(huì)強(qiáng)烈地依賴于瞬時(shí)激光電場(chǎng)的大小,而不是整個(gè)激光脈沖峰值的大小。周期量級(jí)激光脈沖的瞬時(shí)激光電場(chǎng)的大小和載波包絡(luò)相位密切相關(guān),所以載波包絡(luò)相位是周期量級(jí)激光脈沖的一個(gè)重要參數(shù)。目前利用載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的激光脈沖產(chǎn)生的高次諧波可以獲得單個(gè)阿秒激光脈沖,也可以實(shí)現(xiàn)原子或分子中電子出射方向的精確控制和分子解離過(guò)程中電子的局域化操控等。因此,精確測(cè)量周期量級(jí)激光脈沖的載波包絡(luò)相位是當(dāng)前強(qiáng)場(chǎng)物理研究中的一個(gè)重要研究課題。本文對(duì)周期量級(jí)激光脈沖作用下的原子電離過(guò)程進(jìn)行了精確數(shù)值模擬,通過(guò)數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程的方法得到不同光強(qiáng)下的光電子不對(duì)稱參數(shù)譜和歸一化光電子能譜,系統(tǒng)地研究了在不同光強(qiáng)下依賴于載波包絡(luò)相位的光電子不對(duì)稱參數(shù)譜和歸一化光電子能譜。在低能電子能譜中,發(fā)現(xiàn)了依賴于載波包絡(luò)相位的周期間干涉條紋,并提出了利用這些周期間干涉條紋測(cè)量低強(qiáng)度周期量級(jí)激光脈沖載波包絡(luò)相位的方法,對(duì)于周期量級(jí)激光脈沖的載波包絡(luò)相位的研究及其測(cè)量具有十分重要的意義。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:周期量級(jí)激光脈沖對(duì)強(qiáng)場(chǎng)物理電離過(guò)程的作用的研究已經(jīng)進(jìn)行了幾十年,然而以往大多數(shù)對(duì)載波包絡(luò)相位效應(yīng)的研究都是集中在光強(qiáng)比較高的情況,少數(shù)針對(duì)光強(qiáng)較低的載波包絡(luò)相位效應(yīng)的研究都是集中在激發(fā)態(tài)布居和多光子通道干涉的載波包絡(luò)相位效應(yīng)的研究上,而對(duì)于低光強(qiáng)下載波包絡(luò)相位對(duì)光電子能譜結(jié)構(gòu)的影響還沒(méi)有人研究過(guò)。本文采用數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程的方法,研究了H原子在光強(qiáng)為2×10~(13)W/cm~2-1×10~(14)W/cm~2,波長(zhǎng)為800納米的周期量級(jí)激光脈沖作用下的電子不對(duì)稱參數(shù)譜和歸一化光電子能譜。研究結(jié)果顯示在高光強(qiáng)下(大于3×10~(13)W/cm~2),高能光電子(大于2U_p,其中U_p為有質(zhì)動(dòng)力能)的產(chǎn)率對(duì)于不同能量的光電子表現(xiàn)出兩種隨載波包絡(luò)相位的振蕩。而光強(qiáng)較低時(shí)(小于3′10~(13)W/cm~2),高能光電子的產(chǎn)率隨載波包絡(luò)相位的振蕩幾乎不隨電子能量的變化而變化,即高能光電子和低能光電子在平臺(tái)區(qū)的振蕩沒(méi)有明顯的相位移動(dòng),這意味著以往經(jīng)常采用的測(cè)量載波包絡(luò)相位的Stereo-ATI技術(shù)在低光強(qiáng)下測(cè)量精度將會(huì)大大降低。本文進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),歸一化光電子能譜的低能部分出現(xiàn)了一些依賴于載波包絡(luò)相位的干涉條紋,利用半經(jīng)典模型發(fā)現(xiàn)這些干涉條紋來(lái)自于電離時(shí)間間隔約為一個(gè)激光周期的電子波包的周期間干涉,并提出了利用這些周期間干涉條紋來(lái)測(cè)量低光強(qiáng)下周期量級(jí)激光脈沖載波包絡(luò)相位的方法。該方法操作簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性好,不易受到激光焦點(diǎn)光強(qiáng)平均效應(yīng)的影響,有較高的測(cè)量精度,彌補(bǔ)了Stereo-ATI技術(shù)在低光強(qiáng)下測(cè)量精度降低的不足。
【圖文】：

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 器比以往的激光器體積小，也更具有實(shí)用性，因此這種以鈦的激光器很快便成為當(dāng)時(shí)激光技術(shù)的研究重點(diǎn)和發(fā)展方向藍(lán)寶石為增益介質(zhì)的固體激光器，在結(jié)合克爾透鏡鎖模以及得到脈寬比較短的激光脈沖，但是激光的峰值功率過(guò)高時(shí)增效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致增益介質(zhì)的損壞。為了解決增益介啾脈沖放大（chirped pulse amplification, CPA）技術(shù)順勢(shì)而生u 等人提出的[5]。啁啾脈沖放大技術(shù)的工作原理如圖 1-1 所對(duì)高色散系數(shù)的光柵得到了脈寬較寬的激光脈沖，此時(shí)激光益介質(zhì)的損傷閾值，然后將展寬的激光脈沖進(jìn)行放大，最后一對(duì)相同但色散特性相反的光柵將脈寬壓縮，最后可以得到

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文方面，先后出現(xiàn)了一些新技術(shù)：例如，Yamane 等所在的研究小組在實(shí)驗(yàn)室中輸出了脈沖寬度約為 3.4 飛秒的周期量級(jí)激光脈沖[7]。隨后為了使周期量級(jí)激光脈沖的脈寬更短，他們又發(fā)明了一項(xiàng)新技術(shù)：利用充氣空心光纖誘導(dǎo)相位調(diào)制技術(shù)可以輸出脈寬為 2.6 飛秒的激光脈沖[8]。至此激光脈沖的脈寬已經(jīng)被壓縮到接近單個(gè)光周期所以基本不可能壓縮出更短脈寬的激光。激光脈沖的峰值功率也有了很大程度的提高，目前在實(shí)驗(yàn)室中所能獲得的最大激光峰值功率為 1021W/cm2，其對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氫原子第一波爾軌道處的庫(kù)倫場(chǎng)強(qiáng)[9]。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN24;O56

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