周期量级超短激光脉冲与半导体介质的极端非线性相互作用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张超金 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 徐至展 |
| 关键词 | 周期量级超短激光脉冲 载波包络相位 载波拉比振荡 高频成分 |
| 其他题名 | The extreme nonlinear interactions of few-cycle ultrashort laser pulses with semiconductor media |
| 中文摘要 | 周期量级超短激光脉冲与物质的相互作用研究，是国际上近年兴起的并正在蓬勃发展的重要科学研究前沿。当脉冲宽度接近周期量级时，载波包络相位(Carrier-envelope phase, CEP)，也称为绝对相位成为一个至关重要的因素。不同载波包络相位，电场的形状有很大不同。在相互作用过程中，电场本身形状的变化对相互作用过程有非常重要的影响。周期量级超短脉冲与物质相互作用可以产生许多前所未有的非线性效应，而且通过调节载波包络相位可以在极短的时间尺度内控制电子的动力学行为，因而该领域研究具有重要的科学意义和应用价值。 本学位论文瞄准这一前沿研究领域，探讨了激光与凝聚态物质相互作用的极端非线性光学现象。利用有限时域差分计算方法，在没有采用旋转波近似和慢变振幅近似的情况下，重点对周期量级超短激光脉冲驱动的半导体介质中的超快动力学过程，尤其是与载波包络相位相关的极端非线性效应进行了较为系统的研究，取得了若干具有显著创新性的研究结果。主要包括： 1.研究了周期量级超短激光脉冲在低维半导体材料（GaAs）中的非线性传输新效应，首次提出了利用周期量级超短脉冲载波包络相位实现对半导体材料中载波拉比振荡效应进行有效操控的新方案。研究发现，在不对称的半抛物量子阱中，不同半周期内电子的超快动力学过程明显不同。当电场方向与系统固有偶极矩方向相同时，载波拉比振荡效应明显增强，而当电场方向与固有偶极矩方向相反时，跃迁增强，载波拉比振荡效应减弱。通过调节周期量级超短激光脉冲的载波包络相位，可实现对电场波形的控制，并进而实现在亚周期时间尺度内操控量子阱子带间的超快动力学过程。 2.探讨了外加静电场条件下的周期量级超短激光脉冲载波包络相位相干控制非线性光谱效应，研究发现，由于外静电场的存在，光与物质相互作用的反演对称性被打破，从而导致透射光谱中同时出现奇次和偶次谐波。而且，周期量级超短激光脉冲载波包络相位效应被明显放大，通过调节周期量级超短激光脉冲的载波包络相位，可以选择性操控激光透射光谱中的连续或分立结构。 3.首次发现周期量级超短激光脉冲在半导体介质中传输时，反射光谱与入射激光脉冲的载波包络相位密切相关，该新效应为测量载波包络相位提供了新的有效途径。结果表明，当周期量级超短激光脉冲与半导体（ZnO）相互作用时，部分脉冲被反射。而且共振频率附近的反射光谱明显依赖周期量级超短激光脉冲的初始入射载波包络相位，进而提出了利用反射激光光谱的强度测量周期量级超短激光脉冲载波包络相位的新方法。 4.研究了局域场校正对周期量级超短脉冲载波包络相位相关光谱效应的影响。研究表明，由于局域场效应的存在，周期量级超短激光脉冲与高密度氧化锌介质相互作用时，反射激光光谱中出现明显的洛伦兹移动。而且，洛伦兹移动大小与初始入射脉冲的载波包络相位密切相关。如果相互作用的反演对称性被打破，载波包络相位相关性会进一步增强，这一发现为测量周期量级超短激光脉冲载波包络相位提供了新的有效方法。 5.提出了利用周期量级超短双色激光场的相对相位控制低维半导体材料中特定级次谐波产生的新方案。研究发现，当脉冲宽度接近周期量级时，利用双色脉冲激发，在对称性半导体量子阱中，四次谐波位置处会有明显的光谱成分产生。而且，调节低维半导体量子阱的尺寸以及周期量级超短双色激光场的相对相位可有效控制特定级次谐波的放大或抑制。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/15294]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张超金. 周期量级超短激光脉冲与半导体介质的极端非线性相互作用研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：上海光学精密机械研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。