隨著處在中紅外波段的超短超強(qiáng)激光脈沖技術(shù)的發(fā)展,固體高次諧波逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。中紅外激光的波長(zhǎng)范圍在2-5 μm,相較于半導(dǎo)體的帶隙,中紅外波段的激光的長(zhǎng)波長(zhǎng),高強(qiáng)度,使得激光作用于半導(dǎo)體時(shí),電離過(guò)程處于隧穿機(jī)制下。固體高次諧波的研究有著十分重要的意義:其一,因?yàn)楣腆w高次諧波動(dòng)力學(xué)時(shí)間尺度是在亞飛秒或者阿秒的量級(jí),所以具有超短的時(shí)間分辨。固體諧波含有固體內(nèi)部的超快電子動(dòng)力學(xué)和晶格動(dòng)力學(xué)的物理信息,進(jìn)而能夠發(fā)現(xiàn)一些新的物理超快動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象并揭示其規(guī)律。其二,晶體靶材料具有周期性以及天然的有序的原子排列和高原子密度,因而有望產(chǎn)生更高產(chǎn)率的XUV波段的諧波,有望成為未來(lái)的高強(qiáng)度的高次諧波和阿秒光源的載體。實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)很多晶體可作為靶材料來(lái)產(chǎn)生高次諧波,例如纖鋅礦氧化鋅（w-ZnO）,固態(tài)氬,氧化鎂,石英（SiO2）,藍(lán)寶石（Al2O3）,也有二維材料石墨烯,硒化鎵,二硫化鉬,等等。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了一系列與氣體原子分子高次諧波不同的新現(xiàn)象。例如,固態(tài)氬的高次諧波譜呈現(xiàn)雙平臺(tái)結(jié)構(gòu);氧化鋅晶體的高次諧波的截止頻率與驅(qū)動(dòng)激光場(chǎng)振幅呈線性依賴關(guān)系;石墨烯的高次諧波譜出現(xiàn)不尋常的橢偏率依賴關(guān)系等。... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 超快超強(qiáng)激光技術(shù)進(jìn)展
        1.1.1 激光原理
        1.1.2 超快激光
        1.1.3 超強(qiáng)激光
        1.1.4 啁啾脈沖放大技術(shù)
        1.1.5 光參量振蕩器
        1.1.6 光參量啁啾脈沖放大技術(shù)
        1.1.7 高次諧波產(chǎn)生及阿秒脈沖制備技術(shù)
    1.2 原子分子強(qiáng)場(chǎng)物理
        1.2.1 基本概念
        1.2.2 強(qiáng)場(chǎng)動(dòng)力學(xué)
        1.2.3 高次諧波譜
    1.3 固體強(qiáng)場(chǎng)物理
        1.3.1 固體的強(qiáng)場(chǎng)電離
        1.3.2 固體高次諧波過(guò)程的物理機(jī)制
        1.3.3 固體高次諧波研究進(jìn)展
第2章 理論方法
    2.1 原子分子體系的高次諧波理論模型
        2.1.1 經(jīng)典三步模型
        2.1.2 強(qiáng)場(chǎng)近似模型
        2.1.3 數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程
    2.2 固體體系高次諧波的理論模型
        2.2.1 固體體系數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程
        2.2.2 半導(dǎo)體布洛赫方程
        2.2.3 Keldysh固體電離模型
        2.2.4 密度泛函理論
第3章 固體高次諧波輻射的量子軌道的干涉和控制
    3.1 Al_2O_3晶體中高次諧波輻射的量子軌道的干涉
        3.1.1 固體諧波長(zhǎng)短軌道的物理圖像
        3.1.2 固體諧波場(chǎng)強(qiáng)的依賴關(guān)系
        3.1.3 半導(dǎo)體布洛赫方程
        3.1.4 長(zhǎng)短軌道相干疊加
        3.1.5 退相時(shí)間的影響
        3.1.6 半高全寬的影響
        3.1.7 計(jì)算細(xì)節(jié)
        3.1.8 結(jié)論
    3.2 MgO晶體中高次諧波輻射的量子軌道的干涉和控制
        3.2.1 量子軌道干涉的研究背景
        3.2.2 帶間躍遷的長(zhǎng)短軌道干涉的物理圖像
        3.2.3 場(chǎng)強(qiáng)依賴關(guān)系和干涉引起的極小值
        3.2.4 能帶結(jié)構(gòu)重構(gòu)
        3.2.5 帶間躍遷的量子軌道的選擇
        3.2.6 雙色場(chǎng)增強(qiáng)諧波產(chǎn)率
        3.2.7 雙色場(chǎng)合成阿秒脈沖
        3.2.8 密度泛函理論計(jì)算
        3.2.9 多能帶對(duì)長(zhǎng)短軌道干涉的影響:三帶模型的計(jì)算結(jié)果
        3.2.10 結(jié)論
第4章 應(yīng)力應(yīng)變對(duì)固體高次諧波的影響
    4.1 研究背景
    4.2 理論方法
    4.3 應(yīng)變對(duì)能帶結(jié)構(gòu)和晶胞幾何構(gòu)型的影響
    4.4 半導(dǎo)體布洛赫方程采用的參數(shù)
    4.5 原子軌道投影的能帶
    4.6 拉伸應(yīng)變下w-ZnO晶體的諧波產(chǎn)率增強(qiáng)
    4.7 應(yīng)變對(duì)高次諧波時(shí)域輻射的影響
    4.8 應(yīng)變對(duì)帶內(nèi)躍遷和帶間躍遷相對(duì)貢獻(xiàn)的影響
    4.9 結(jié)論
第5章 鈮酸鋰的強(qiáng)場(chǎng)電離
    5.1 雙色場(chǎng)相位對(duì)鈮酸鋰的強(qiáng)場(chǎng)電離的影響:自發(fā)極化效應(yīng)
        5.1.1 研究背景
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)中的激光能流估算和雙色場(chǎng)相位影響的測(cè)量
        5.1.3 計(jì)算模擬
        5.1.4 數(shù)值計(jì)算參數(shù)及細(xì)節(jié)
        5.1.5 結(jié)論
    5.2 晶面角對(duì)鈮酸鋰的強(qiáng)場(chǎng)電離的影響
        5.2.1 研究背景
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)的測(cè)量
        5.2.3 燒蝕面積對(duì)晶面角的依賴關(guān)系
        5.2.4 晶體學(xué)分析
        5.2.5 態(tài)密度分析和成鍵取向角分析
        5.2.6 晶面角依賴的導(dǎo)帶布居數(shù)
        5.2.7 計(jì)算細(xì)節(jié)
        5.2.8 結(jié)論
第6章 總結(jié)和展望
附錄A 半導(dǎo)體布洛赫方程的推導(dǎo)
    A.1 在均勻電場(chǎng)中的布洛赫電子
    A.2 密度矩陣方程
    A.3 數(shù)值求解半導(dǎo)體布洛赫方程
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]基于高次諧波與閾上電離的超快分子動(dòng)態(tài)成像理論研究[D]. 李木子.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2019
[2]基于強(qiáng)場(chǎng)光電子譜和多維相干光譜的原子分子超快動(dòng)力學(xué)研究[D]. 余少剛.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2019
[3]周期性結(jié)構(gòu)中強(qiáng)場(chǎng)輻射的電子超快動(dòng)力學(xué)理論研究[D]. 劉璐.國(guó)防科技大學(xué) 2018
[4]飛秒強(qiáng)激光場(chǎng)下惰性氣體原子的電離動(dòng)力學(xué)研究[D]. 王艷蘭.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2017
[5]孤立阿秒脈沖的產(chǎn)生及其優(yōu)化[D]. 杜洪川.蘭州大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3190265