太赫兹场调制准相位匹配高次谐波产生

发布时间：2022-01-27 19:31

　　在高次谐波产生过程中,相位匹配是提高其产生效率的必备技术。传统相位匹配技术在各向同性的气体介质中无法实现,而准相位匹配技术作为一种可行的替代方案,可以突破高次谐波产生过程中相干长度的限制,实现谐波强度随传播距离持续增加。采用准连续的逆向传播太赫兹光场调制高次谐波的产生过程,以实现准相位匹配;通过模拟计算探讨了谐波光谱与调制场参数之间的关系,结果发现获得准相位匹配的光子能量与太赫兹调制场波长成反比,与调制场场强、泵浦激光场强的比值成正比。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

太赫兹场调制准相位匹配高次谐波产生原理

模拟中采用氩气作为高次谐波的产生介质,气体靶长度L=0.5 mm,产生介质中心处的最大气压na0=2.67×104 Pa。泵浦激光为双曲正割型脉冲,即A1(t)=sech [2 ln (1+ 2 )?t/t p ] ,其半峰全宽(FWHM)的宽度tp=12 fs,中心波长λ1=1800 nm,载波包络相位φCEP=π/4,焦点光强I10=5.0×1014 W/cm2,束腰半径a0=50 μm。气体靶置于泵浦激光焦点前方0.5 mm处,如图1所示,以获得更高的谐波转换效率[42]。结合驱动激光电场和产生的高次谐波场的传播方程[1,45],可以得到未引入调制时的高次谐波光谱E ΗΗG 0 (ω),如图2中黑色实线所示。由于泵浦激光的瑞利长度z0约为4.36 mm,因此在整个产生介质的长度范围内,转换过程仍具有较为均匀的相干长度。为简单起见,采用平面太赫兹光场来调制高次谐波的产生过程。利用(5)式得到了在偶极相位周期性调制下的谐波光谱EHHG(ω),如图2中的红色实线所示。从图2中可以看出,由于调制场的存在,411 eV光子能量处的谐波强度得到了明显提升。改变太赫兹光场的调制波长和调制场比,可以得到不同调制场参数下的准相位匹配谐波光谱,如图3和图4所示。可以看到,获得了准相位匹配的谐波光子能量随调制场参数的变化,这说明可以通过改变太赫兹光场的波长λ2或强度(调制场比r)来控制高次谐波的产生过程,从而实现不同谐波级次的选择性增强。3.2 增强光子能量与调制场波长、调制场比之间的关系


本文编号：3612961