本文選題：高次諧波 + 孤立阿秒�。� 參考：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著阿秒技術(shù)的快速發(fā)展,高次諧波產(chǎn)生的相關(guān)研究及其應(yīng)用取得了巨大的成功。高次諧波輻射具有優(yōu)異的特性,例如很寬的光譜范圍和超快的時間尺度等等,這使得它具有非常廣闊的應(yīng)用空間。人們已經(jīng)成功地使用高次諧波發(fā)射來制備孤立的阿秒脈沖和X射線源,并能夠利用其來探索原子和分子的微觀結(jié)構(gòu)。這些重要的應(yīng)用鼓舞著人們不斷探索和理解這一奇特物理現(xiàn)象的深層機制。半經(jīng)典三步模型是最被廣泛接受的解釋諧波機制的理論模型之一。當原子處于強激光場中時,電子可以穿過庫侖勢壘發(fā)生電離,從而進入連續(xù)態(tài);然后電離的電子隨電場的變化而運動;在激光場的方向反轉(zhuǎn)后,電子可以再次被母離子捕獲,發(fā)射出高能光子。近幾十年來,人們?yōu)榱双@得更寬的諧波頻譜和更短的孤立阿秒脈沖在實驗和理論方面都付出了大量的努力,并且提出了諸如太赫茲場方案,偏振門方案,相位匹配法等許多有效的方法。在本文中,我們利用強場萊溫斯坦模型研究了原子和分子的高次諧波發(fā)射過程。研究內(nèi)容如下:(1)研究了單色近紅外激光場疊加太赫茲場與He原子作用的高次諧波發(fā)射過程。在只有單色場作用時,諧波譜呈現(xiàn)雙平臺結(jié)構(gòu)。當太赫茲場加入后,諧波譜的第二平臺被延展。對諧波譜第二平臺的發(fā)射產(chǎn)生貢獻的發(fā)射峰既有長軌道也有短軌道,長短軌道間的干涉不利于孤立阿秒的產(chǎn)生。我們通過調(diào)節(jié)基頻場及太赫茲場的相位,使發(fā)射峰短軌道被選擇而長軌道幾乎被完全抑制,實現(xiàn)了量子軌道的調(diào)控,最終得到了脈寬為71as的孤立阿秒脈沖。(2)利用雙原子分子萊溫斯坦模型研究了N_2分子在雙色圓偏振激光場中的高次諧波產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)當394 nm左旋圓偏振激光或800 nm右旋圓偏振激光單獨作用于N_2分子時,諧波效率均從一開始就迅速下降并出現(xiàn)截止。當我們將這兩束反向旋轉(zhuǎn)的圓偏振光疊加在一起時,可以獲得截止能量為363 e V的諧波發(fā)射譜。我們在雙色圓偏振激光場的基礎(chǔ)上疊加一個靜電場,發(fā)現(xiàn)隨著靜電場強度的增加,不僅使諧波譜展寬,還提高了平臺區(qū)的強度。通過對比初始速度不為零的半經(jīng)典三步模型及諧波譜的時頻分析圖像發(fā)現(xiàn),在靜電場參數(shù)a(28)3.0時,發(fā)射峰的短軌道被選擇長軌道被抑制,實現(xiàn)了量子軌道的調(diào)控。最后,我們選擇了205 e V-283 e V的諧波譜進行阿秒合成,得到了30 as的孤立阿秒脈沖。(3)研究了正交偏振的雙色激光場中N_2分子的高次諧波發(fā)射(HHG)和阿秒脈沖的產(chǎn)生。我們發(fā)現(xiàn),通過適當選擇兩束激光脈沖的相對相位可以實現(xiàn)對來自不同核的高次諧波發(fā)射的調(diào)控。當相對相位為(28)pj4.0時,來自其中一個核的HHG貢獻遠大于來自另一個核的貢獻,這大大抑制了兩個核之間的干涉效應(yīng),最終得到了一段40 e V到125 e V的超連續(xù)平臺結(jié)構(gòu)。我們利用初始速度不為零的半經(jīng)典三步模型和時頻分析很好地解釋了這些現(xiàn)象的深層物理機制。最后,通過疊加適當階次的諧波譜,得到了持續(xù)時間為80 as的孤立阿秒脈沖。(4)研究了不同振動模式對CO_2分子高次諧波發(fā)射的相干調(diào)控。結(jié)果表明,CO_2分子處于反對稱伸縮振動模式下的高次諧波效率最強,彎曲振動模式次之,對稱伸縮振動模式時的諧波效率最低。諧波發(fā)射的基本物理機制可以通過相應(yīng)的電離產(chǎn)量和時頻分析很好地解釋。最后,我們計算了不同振動模式下的阿秒脈沖產(chǎn)生情況,并且在反伸縮振動情況中合成了持續(xù)時間為112 as的孤立阿秒脈沖。
[Abstract]:In this paper , we have studied the high order harmonic emission process of atoms and molecules by using high order harmonic emission . ( 3 ) The high order harmonic emission ( HHG ) and the second pulse generation of N _ 2 molecules in a two - color laser field with orthogonal polarization are studied . We have found that by properly selecting the relative phase of two laser pulses , the effect of high order harmonic emission from different nuclei can be achieved . The results show that the harmonic emission from one core is the lowest when the relative phase is ( 28 ) pj4.0 .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O56

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本文編號：2012423