强场高次谐波产生及优化的实验研究

发布时间：2017-07-08 18:26

  本文关键词：强场高次谐波产生及优化的实验研究

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【摘要】：随着激光技术的发展,激光电场强度超过了原子分子内部电子所受库仑场的大小,使得激光与物质的相互作用产生了一系列非线性现象,如高次谐波、非序列双电离等。由于高次谐波具有波长短、相干性好、超短脉冲宽度等性质,使得高次谐波可以发展成为EUV至X ray波段的光源;同时高次谐波在分子轨道成像、阿秒脉冲等领域有着重要研究意义。当前,高次谐波的产生效率及超连续谱的获得仍旧是研究的热点及难点。本文采用自主设计的高次谐波谱仪系统,利用平场光栅光谱仪对产生的谐波分析标定,并以惰性气体Ar、Kr和分子N2为例,从气体压强、激光能量、激光偏振三方面分析如何优化高次谐波。实验表明在一定压强范围内,随着气体压强的增加,谐波强度开始增加,当超过一定压强值时,压强的增加使得自由电子增加,引起谐波相位失配,谐波强度开始减弱。在一定激光能量范围内,激光能量的增加谐波强度开始增加,当超过一定能量值时,随着激光能量的增加谐波强度开始减弱。主要由于激光能量的增加使得气体更易电离,因此产生更多自由电子,从而引起谐波相位失配。再者,自由电子的增加引起驱动光散焦,降低激光峰值强度,使得在谐波产生过程中实际参与的激光强度并没有得到相应提高。可见,存在最优气压和激光能量值使得谐波强度最大。实验表明激光线偏振时谐波强度最大,椭圆偏振使得谐波受到抑制。
【关键词】：高次谐波 平场光栅光谱仪 飞秒激光 相位匹配
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24;O56
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 超强超短激光脉冲的发展9-10
• 1.2 原子分子在强激光场中的电离机制10-12
• 1.3 高次谐波的研究进展12-13
• 1.4 高次谐波的研究意义及应用13-14
• 1.5 高次谐波的产生14-17
• 1.5.1 经典“三步”模型14-16
• 1.5.2 高次谐波光谱16-17
• 1.6 高次谐波在介质中的传播17-21
• 1.7 本文的主要内容21-22
• 第二章 高次谐波产生的实验装置22-33
• 2.1 实验装置22-23
• 2.2 飞秒激光系统23-25
• 2.2.1 光束聚焦24-25
• 2.3 真空束源室25-26
• 2.3.1 气体盒26
• 2.4 诊断及探测系统26-32
• 2.4.1 平场光栅光谱仪28-29
• 2.4.2 平场光栅光谱仪的标定29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 高次谐波辐射实验研究33-47
• 3.1 Kr、Ar、N_2产生的高次谐波谱33-39
• 3.1.1 Kr的高次谐波33-35
• 3.1.2 Ar的高次谐波35-37
• 3.1.3 N_2的高次谐波37-39
• 3.2 气体压强对高次谐波的影响39-42
• 3.3 激光能量对高次谐波的影响42-44
• 3.4 激光偏振对高次谐波的影响44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 总结与展望47-48
• 参考文献48-52
• 作者简介52-53
• 致谢53

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本文编号：535818