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(shí)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(jī)制。半經(jīng)典三步模型是最被廣泛接受的解釋諧波機(jī)制的理論模型之一。當(dāng)原子處于強(qiáng)激光場中時(shí),電子可以穿過庫侖勢壘發(fā)生電離,從而進(jìn)入連續(xù)態(tài);然后電離的電子隨電場的變化而運(yùn)動(dòng);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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shí),諧波譜呈現(xiàn)雙平臺(tái)結(jié)構(gòu)。當(dāng)太赫茲場加入后,諧波譜的第二平臺(tái)被延展。對(duì)諧波譜第二平臺(tái)的發(fā)射產(chǎn)生貢獻(xiàn)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(shí)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(dāng)394 nm左旋圓偏振激光或800 nm右旋圓偏振激光單獨(dú)作用于N_2分子時(shí),諧波效率均從一開始就迅速下降并出現(xiàn)截止。當(dāng)我們將這兩束反向旋轉(zhuǎn)的圓偏振光疊加在一起時(shí),可以獲得截止能量為363 e V的諧波發(fā)射譜。我們?cè)陔p色圓偏振激光場的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)靜電場,發(fā)現(xiàn)隨著靜電場強(qiáng)度的增加,不僅使諧波譜展寬,還提高了平臺(tái)區(qū)的強(qiáng)度。通過對(duì)比初始速度不為零的半經(jīng)典三步模型及諧波譜的時(shí)頻分析圖像發(fā)現(xiàn),在靜電場參數(shù)a(28)3.0時(shí),發(fā)射峰的短軌道被選擇長軌道被抑制,實(shí)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(jìn)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(dāng)選擇兩束激光脈沖的相對(duì)相位可以實(shí)現(xiàn)對(duì)來自不同核的高次諧波發(fā)射的調(diào)控。當(dāng)相對(duì)相位為(28)pj4.0時(shí),來自其中一個(gè)核的HHG貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于來自另一個(gè)核的貢獻(xiàn),這大大抑制了兩個(gè)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(tái)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(shí)頻分析很好地解釋了這些現(xiàn)象的深層物理機(jī)制。最后,通過疊加適當(dāng)階次的諧波譜,得到了持續(xù)時(shí)間為80 as的孤立阿秒脈沖。(4)研究了不同振動(dòng)模式對(duì)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(duì)稱伸縮振動(dòng)模式下的高次諧波效率最強(qiáng),彎曲振動(dòng)模式次之,對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式時(shí)的諧波效率最低。諧波發(fā)射的基本物理機(jī)制可以通過相應(yīng)的電離產(chǎn)量和時(shí)頻分析很好地解釋。最后,我們計(jì)算了不同振動(dòng)模式下的阿秒脈沖產(chǎn)生情況,并且在反伸縮振動(dòng)情況中合成了持續(xù)時(shí)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O56

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本文編號(hào)：2012423