飞秒强激光场中原子高次谐波辐射的理论与实验研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王迎松 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2001 |
| 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 | 高次谐波 强场物理 超短超强激光 |
| 中文摘要 | 随着超短超强激光技术的迅猛发展，目前在小型化台式激光系统上，已经实现了时间宽度为光周期量级(<5fs)的近红外超短激光脉冲，可聚焦功率密度已经达到了～10~(22)W／cm~2量级。这为光与物质相互作用研究提供了前所未有的技术支持和保障，为光与物质相互作用新现象、新规律的发现和探索提供了可能。近几年来，超短超强激光与分子、原子和团簇的相互作用研究在包括隶弗莫尔实验室的全世界各个著名实验室中如火如荼地进行，在高次谐波的产生、强场原子分子物理、超快X射线辐射、超短波长X射线激光以及小型化高能粒子加速器等研究中取得了日新月异的进展。本论文主要研究了原子与飞秒超强激光场之间的相互作用，尤其是原子高次谐波的产生，主要工作包括理论研究与实验研究两个方面：理论研究：通过理论模拟，作者对超短超强激光与原子的相互作用，尤其是高次谐波的辐射特性进行了研究，并取得以下主要创新性成果：1．用小波变换的数学方法研究了高次谐波辐射的时间特性，充分揭示了高次谐波辐射在时域里的特性，比如高次谐波的饱和效应；2．提出了一种直接利用高次谐波辐射特性获得相干亚飞秒脉冲的全新方案，并用数值模拟证实了这种方案的可行性。这种方案比其他利用高次谐波辐射获得亚飞秒脉冲的方案在技术上更容易实现；3．详细研究了初始位相对高次谐波辐射过程的影响。结果表明，当驱动激光脉冲的宽度为周期量级时，初始位相对相互作用过程的影响非常显著：具有不同初始位相的周期量级驱动光场与原子相互作用，会得到完全不同的高次谐波辐射谱；精确控制驱动激光的初始相位是获得相干亚飞秒脉冲的关键环节。实验研究：利用中国科学院上海光学精密机械研究所强光光学开放研究实验室的小型化超短超强Ti：sapphire激光系统，较为系统地进行了以惰性气体为工作介质的强场高次谐波辐射实验研究，并取得以下主要创新性成果：1．以氩气为工作介质，观察到了81次以上的高次谐波辐射，相应的波长短于9．69nm，这是目前在氩气中观察到的最高次谐波辐射。这一结果达到了国际同类实验先进水平；2．以氖气为工作介质，观察到的可分辨的高次谐波辐射高达107次(7．34nm)，不可分辨的谐波辐射波长短于5．99nm(相应于第131次谐波)。这一结果同样达到了国际先进水平；3．以氖气为工作介质，在国际上首次通过观察离子的特征谱线，研究了原子电离产生的自由电子对高次谐波辐射的影响。结果表明，当驱动激光强度足以引起介质的严重电离时，自由电子的存在对高次谐波的产生极为不利；4．以氩气为工作介质，在国际上首次观察到了明显的高次谐波双峰分裂现象。通过数值模拟，我们成功地解释了这个一直众说纷纭的的物理现缘：高次谐波在电离介质中的传播效应是造成双峰分裂的主要原因：5．以氖气为工作介质，研究了位相匹配对高次谐波辐射的影响。结果表明，采用大的共焦参数可以改善位相匹配，有利于提高谐波的转换效率。以上主要研究成果都已经在Physical Review A等国际国内核心学术期刊和国际学术会议上发表，共十余篇。 |
| 英文摘要 | With the tremendous progress in laser technology, infrared laser pulses with few-cycle-duration (<5fs) and laser intensity on the 10~(22)W/cm~2 scale have been available on a compact table top, which makes it possible to investigate laser-matter interaction under extreme physical conditions and pave the way to discovery and exploration of brand-new physical phenomena. In past years, the study of ultrashort superintense laser interaction with atoms, molecules and clusters have been conducted in a lot of famous laboratories, including Lawrence Livermore National Laboratory,and rapid progress has been achieved in high harmonic generation (HHG), atomic and molecular physics with high intensity lasers, ultrashort x-ray emission, ultrashort wavelength x-ray lasers and compact high energy particle accelerators, et al.. The interaction between intense femtosecond lasers and atoms, especially HHG, is the main subject of this dissertation, both theoretically and experimentally. Theoretical aspects: The intense femtosecond laser interaction with atoms, especially the temporal characteristics of high harrnonics, has been investigated thoroughly by means of numerical simulations, and the main results as follows: I. Temporal characteristics was carefully investigated with mathematical wavelet transformation, and a lot of new characteristics of HHG was found in the time domain;II. A Brand-new approach towards production of coherent subfemtosecond pulses directly by means of HHG in noble gaseous media was proposed, which is much more technologically easier to be realized than other proposals else. III. The effect of initial phase on the interaction between few-cycle-duration laser。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/15580]  |
| 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 | 王迎松. 飞秒强激光场中原子高次谐波辐射的理论与实验研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2001. |
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。