少周期空间非均匀场下的原子高次谐波发射
发布时间：2021-04-09 20:59
强激光与物质相互作用会产生一系列新奇的物理现象。在众多新奇的物理现象中,高次谐波一直以来备受人们关注。其独特的平台结构特征,是产生超短孤立阿秒脉冲的绝佳途径。目前,影响阿秒光脉冲应用的一个限制是其强度太低,无法实现阿秒泵浦阿秒探测。为此,人们提出多种方案来优化阿秒脉冲的产生,如多色场方案,相位匹配优化方案等。其中,利用强激光与金属纳米材料产生的空间非均匀场产生高强度超短孤立阿秒脉冲成为人们研究的热点。本文通过数值求解含时薛定谔方程方案,系统地研究了激光与金属纳米材料作用产生的非均匀场作用下的谐波发射,产生了优化的强度较高的孤立阿秒脉冲,具体研究内容包括:利用FDTD计算得到空间非均匀场,在此基础上进行拟合得到驱动光场。利用该光场与原子相互作用,研究了原子处于不同空间位置下的谐波发射过程,发现当靶原子与金属纳米结构间距为8nm时,可以得到高效率的连续谐波光谱。在此基础上利用啁啾效应,通过调控驱动激光脉冲的啁啾参数,获得了谱带宽度较宽谐波效率更高的连续谐波光谱,进而产生了高强度脉宽相对更窄的孤立阿秒脉冲。由于不同的金属纳米结构与激光脉冲相互作用产生的空间非均匀场的增强效果是不同的,因此我们...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞秒高能激光系统（来自文献[1]）
第一章绪论3图1.1飞秒高能激光系统（来自文献[1]）由于激光的时间相干性，它产生的光脉冲比其他光源产生的光脉冲要短得多[1],激光的图片如图1.1所示。图1.2展示了激光能量随时间的演变历程[2],随着激光能量的逐年增强，强激光与物质之间的相互作用引起了人们更广泛的关注。图1.2激光能量随时间的演变历程(来自文献[2])随着激光技术的进一步发展，啁啾放大技术（ChirpedPulseAmplification,CPA）[3]在上世纪80年代中期被人们发现并应用到激光产生上。激光放大器输出的脉冲能量是有一定限度的，但由于啁啾脉冲放大技术的实现，使其输出的脉
吉林大学硕士学位论文4冲能量几乎不受限,如今已成为高能脉冲激光的基矗此项技术不仅提高了激光脉冲的能量，同时还将激光脉冲的时间宽度从皮秒(ps,10-12s)量级逐渐压缩到飞秒(fs,10-15s)量级乃至阿秒(as,10-18s)量级,大幅度降低了激光的宽度，如图1.3所示，为我们探究原子以及分子乃至电子的瞬时运动过程提供了有力的工具。当下,以钛宝石为激光介质,利用啁啾放大技术得到的超短超强脉冲激光在原子分子物理、超快光学、激光聚变、高能物理等领域广泛应用,已经成为前沿科技发展领域中最重要的驱动光源[4]。图1.3微观世界中结构和动力学的特征长度和时间尺度（来自文献[1]）1.2原子在强激光场中的电离在强激光场与原子分子发生相互作用的过程中，原子分子首先会发生电离，原子分子的电离过程也是一切物理现象的根源。20世纪60年代，Keldysh提出了一个非常重要的理论，即当激光光子能量远小于电离势时，用强激光实现单电子原子的光致电离[5]。例如：(1)多光子电离(multi-photonionization,MPI)(2)隧穿电离(tunnelionization,TI)(3)越垒电离(overbarrierionization,OBTI)等[6-8]。Keldysh引入了一个无量纲参数来分类不同的电离机制。在原子单位中，Keldysh参数表示为22PPPIIUE(1.1.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Generation of isolated attosecond pulses in bowtie-shaped nanostructure with three-color spatially inhomogeneous fields[J]. 薛山,杜洪川,夏月,胡碧涛. Chinese Physics B. 2015(05)
博士论文
[1]空间非均匀场作用下原子分子的高次谐波发射[D]. 王俊.吉林大学 2015
本文编号：3128304
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞秒高能激光系统（来自文献[1]）
第一章绪论3图1.1飞秒高能激光系统（来自文献[1]）由于激光的时间相干性，它产生的光脉冲比其他光源产生的光脉冲要短得多[1],激光的图片如图1.1所示。图1.2展示了激光能量随时间的演变历程[2],随着激光能量的逐年增强，强激光与物质之间的相互作用引起了人们更广泛的关注。图1.2激光能量随时间的演变历程(来自文献[2])随着激光技术的进一步发展，啁啾放大技术（ChirpedPulseAmplification,CPA）[3]在上世纪80年代中期被人们发现并应用到激光产生上。激光放大器输出的脉冲能量是有一定限度的，但由于啁啾脉冲放大技术的实现，使其输出的脉
吉林大学硕士学位论文4冲能量几乎不受限,如今已成为高能脉冲激光的基矗此项技术不仅提高了激光脉冲的能量，同时还将激光脉冲的时间宽度从皮秒(ps,10-12s)量级逐渐压缩到飞秒(fs,10-15s)量级乃至阿秒(as,10-18s)量级,大幅度降低了激光的宽度，如图1.3所示，为我们探究原子以及分子乃至电子的瞬时运动过程提供了有力的工具。当下,以钛宝石为激光介质,利用啁啾放大技术得到的超短超强脉冲激光在原子分子物理、超快光学、激光聚变、高能物理等领域广泛应用,已经成为前沿科技发展领域中最重要的驱动光源[4]。图1.3微观世界中结构和动力学的特征长度和时间尺度（来自文献[1]）1.2原子在强激光场中的电离在强激光场与原子分子发生相互作用的过程中，原子分子首先会发生电离，原子分子的电离过程也是一切物理现象的根源。20世纪60年代，Keldysh提出了一个非常重要的理论，即当激光光子能量远小于电离势时，用强激光实现单电子原子的光致电离[5]。例如：(1)多光子电离(multi-photonionization,MPI)(2)隧穿电离(tunnelionization,TI)(3)越垒电离(overbarrierionization,OBTI)等[6-8]。Keldysh引入了一个无量纲参数来分类不同的电离机制。在原子单位中，Keldysh参数表示为22PPPIIUE(1.1.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Generation of isolated attosecond pulses in bowtie-shaped nanostructure with three-color spatially inhomogeneous fields[J]. 薛山,杜洪川,夏月,胡碧涛. Chinese Physics B. 2015(05)
博士论文
[1]空间非均匀场作用下原子分子的高次谐波发射[D]. 王俊.吉林大学 2015
本文编号：3128304
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