氦原子在三圆场中高次谐波及阿秒脉冲链偏振性质的研究

论文摘要

高次谐波是发生在原子或分子与强激光场相互作用过程中的一个高度非线性过程。高次谐波不仅可以作为低成本的XUV光源,而且是获得阿秒脉冲的有效途径之一,阿秒脉冲可以用来探测原子或分子内部的动力学过程。圆偏振的极紫外光和软X射线可以用于光与手性敏感物质相互作用的研究,如手性分子中的光电子圆二色性等。近年来,研究者们发现反旋双色圆偏振组合激光场驱动原子可以产生圆偏振的高次谐波,通过叠加一定范围内的谐波可以合成圆偏振或者椭圆偏振的阿秒脉冲。本文通过强场近似方法进行了以下两个方面的研究工作。第一,研究了反旋双圆场驱动He原子的高次谐波和阿秒脉冲链的偏振情况。研究结果表明:对于频率为ω,2ω的同旋双圆场和反旋双圆场驱动He原子的高次谐波和阿秒脉冲链的偏振情况,同旋双圆场驱动产生的谐波强度远小于反旋双圆场驱动产生谐波的强度,因此认为同旋双圆场不产生高次谐波;反旋双圆场驱动He原子时,发射谐波的阶数为3N±1（N=0,1,2,…）,3N阶禁戒发射。在以频率为ω,3ω的反旋双圆激光场驱动s态He原子发射高次谐波时,发射谐波的阶数为4N±1,而偶数阶没有发射。谐波的发射过程可以用能量守恒和角动量守恒进行解释,对于4N+1阶谐波,净吸收N+1个ω光子和N个3ω光子,因此4N+1阶谐波的偏振方向与频率为ω的圆偏振激光场偏振方向相同;对于4N-1阶谐波,净吸收N-1个ω光子和N个3ω光子,则4N-1阶谐波的偏振方向与3ω圆偏振脉冲的偏振方向相同。在以双圆场作为驱动场时,每阶谐波的谐波场均为圆偏振场,谐波谱上左、右旋偏振谐波交替分布。第二,研究了频率为ω,2ω,4ω、ω,3ω,5ω和ω,2ω,3ω的三色圆偏振组合场驱动He原子的高次谐波和叠加高次谐波得到的阿秒脉冲链的偏振情况。研究结果表明,在以ω,2ω,4ω三圆场作为驱动场时,得到的谐波谱具有与频率为ω,2ω反旋双圆场驱动产生的谐波相同的特征,发射谐波的阶数为3N±1,而3N阶没有发射,相邻两阶谐波的偏振方向相反。叠加一定范围内的谐波可以得到椭圆偏振的阿秒脉冲链,阿秒脉冲链具有三个不同的极化方向,相邻极化方向旋转约120°.对于频率为ω,3ω,5ω的三圆场,其谐波与频率为ω,3ω的双圆场的谐波具有相同的特征。得到的椭圆偏振的阿秒脉冲链具有两个不同的极化方向,相邻极化方向旋转约90°.对于频率为ω,2ω,3ω的三圆场,谐波谱与频率为ω,3ω的双圆场的结果不同,双圆场禁戒的偶数阶在三圆场作为驱动场时出现,但其强度比4N±1阶的强度弱,偶数谐波的偏振方向与其前一阶谐波的偏振方向相同。由于偶数阶的出现,导致在叠加谐波合成阿秒脉冲链时左右旋谐波的强度差变大,因此能够合成具有较大椭偏率的阿秒脉冲链。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 激光技术的发展
•   1.2 高次谐波
•   1.3 双圆场驱动下的高次谐波
•   1.4 本文研究内容
• 第二章 理论方法
•   2.1 强激光光电离
•   2.2 强场近似理论
•   2.3 鞍点近似
•     2.3.1 一维鞍点近似
•     2.3.2 三维鞍点近似
•   2.4 高次谐波谱和阿秒脉冲
• 第三章 多色圆偏振组合激光场驱动He原子的高次谐波发射
•   3.1 双圆场驱动高次谐波发射
•     3.1.1 频率为ω和2ω的双圆场
•     3.1.2 频率为ω和3ω的双圆场
•   3.2 三圆场驱动高次谐波发射
•     3.2.1 频率为ω,2ω,4ω的三圆场
•     3.2.2 频率为ω,2ω,3ω的三圆场
•     3.2.3 频率为ω,3ω,5ω的三圆场
• 第四章 总结与展望
•   4.1 总结
•   4.2 未来的工作规划
• 参考文献
• 附录A 原子单位制
• 攻读硕士期间发表的科研成果目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王志斌

导师: 周效信

关键词: 高次谐波,圆偏振,三圆场,阿秒脉冲链,椭偏率

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西北师范大学

基金: 国家自然科学基金(批准号:11764038,11765018)

分类号: O562

总页数: 57

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