高次谐波宏观传播及其相位匹配特性研究

发布时间：2021-01-01 00:06

　　高次谐波是强飞秒激光脉冲与原子分子气体相互产生的一种极端非线性现象。基于高次谐波产生的阿秒脉冲具有极高的时间分辨率以及良好的空间相干性,为微观超快动力学探测提供了有力工具,极大促进了阿秒度量学的发展。高次谐波的产生过程包括微观单原子响应和宏观传播两个部分。宏观传播和相位匹配对高次谐波的时空特性以及阿秒脉冲的产生有着重要影响。本文在传统相位匹配的基础上,进一步发展了含时相位匹配理论,研究了相位匹配含时性对高次谐波频谱特性的影响。此外,将宏观传播模型拓展至金属纳米结构体系,深入研究了金属纳米结构中高次谐波的传播效应。论文的主要工作及创新点如下:（1）研究了含时相位匹配效应对高次谐波辐射的影响。发现高次谐波长、短量子轨道在激光脉冲上升沿和下降沿的相位匹配情况会有所差异。进一步基于强场近似模型求解麦克斯韦方程组发现长、短量子轨道相位匹配随时间的变化能够导致谐波的频谱分裂以及频率移动现象。进一步,我们系统研究了激光强度、脉宽、以及气体位置对谐波含时相位匹配以及相应的空间频谱特性的影响。该研究有助于更加深刻地理解高次谐波的空间频谱特性。（2）研究了强激光场驱动下高次谐波含时相位匹配对宽频带极紫外超... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

激光脉冲脉宽的发展史[13]

该结果超出了当时现有理论的解释范围，因此之后人们又进行了大量的实验来进行验证。这些早期实验观测到的高次谐波表现出一些共性，如图1-2所示，随着光子能量的增加，高次谐波谱的强度首先急剧下降，即微扰区。然后高次谐波的辐射效率在一段光子能量范围内保持不变，即平台区。紧随平台区，高次谐波的辐射效率会急剧衰减，该区域被称为截止区。为了合理地解释高次谐波效率随光子能量的变化趋势，Pan等人[41-42]利用传统的微扰理论进行了模拟计算。然而，模拟的单原子高次谐波谱只能重复出谐波效率急剧下降的低光子能量区。1992年，Krause等人[43]分析总结前人的实验结果得到了单原子高次谐波截止区的经验公式：Ecufoff= I + 3.17Up，其中

图 1-3 偏振门电场。以上所呈现的产生单阿秒脉冲的方法和高次谐波的频谱特性均是基于高次谐波的微观单原子响应。但是，实验上测量到的高次谐波谱是来自于多个原子辐


本文编号：2950557