基于超快动力学模型的阿秒脉冲复原方法

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1、硕士学位论文基于超快动力学模型的阿秒脉冲复原方法作者姓名：邵任之指导教师:李宾研究员中国科学院上海应用物理研究所学位类别:理学硕士学科专业:光学培养单位:中国科学院上海应用物理研究所2018年6月ANovelDynamicModelandRetrievingMethodtoRe-constructUltrashortAtto-secondPulsesAdissertationsubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequirem

2、entforthedegreeofMasterofNaturalScienceinOpticsByRenzhiShaoSupervisor:ProfessorBinLiShanghaiInstituteofAppliedPhysics,ChineseAcademyofSciencesJune2018摘要摘要如果要对微观世界原子核外的电子运动过程进行动态观测，我们就需要有一个快门长度与电子绕核运动时间相当的照相机。而阿秒脉冲就是目前人类拥有的最快快门的“照相机”，利用阿秒脉冲，我们就能够在原子尺度内观测和调控这些核外电子的超快动力学过

3、程。随着阿秒激光技术的快速发展，科研人员正在不断朝着实现产生24as宽度的阿秒脉冲目标而前进，因为这是氢原子核外电子的轨道周期。目前，已经报道的最短阿秒脉冲为43as。但是现有的阿秒脉冲测量方法在该时域区间下却难以准确的复原脉冲的光学参量。为了实现100as宽度以下脉冲的测量，本文构建了条纹光电子能谱的终态动能分布的动力学模型，并在实施该模型的基础上提出了等值线复原方法。本论文的主要研究内容和创新成果包括以下几个方面：1.建立了基于经典动力学的光电子超快模型，并利用该模型进行了阿秒脉冲条纹光电子能谱的模拟计算。根据计算结果，我们发现

4、了条纹光电子能谱的强度分布与脉冲能量啁啾及脉冲长度具有相关性；2.提出了等值线复原方法来对小于100as的阿秒脉冲进行复原，该方法考虑了阿秒脉冲对应的光电子波包的动能-时间分布，与传统的FROG-CRAB复原方法采用中心动量近似有着本质的区别。在对比脉冲宽度小于100as脉冲的重构结果时，发现等值线复原方法结果比FROG-CRAB复原方法得到的脉冲宽度和啁啾参数结果都具有更小的误差和更高的准确度，这为超短阿秒脉冲的测量和复原提供了一种全新的更加可靠的复原方法。关键词：超快光学；阿秒光学；阿秒脉冲光学参量复原；条纹光电子谱；线性啁啾I

5、基于超快动力学模型的阿秒脉冲复原方法AbstractFormeasuringthedynamicprocessofelectronsaroundtheatomicnucleus,itisnecessarytohaveacamerawhichshutterspeedisshorterthanelectronorbitalperiod.Todate,theattosecondpuleisseemasthefastestcameratosteerandcontrolthemotionofelectronsoverthelengthscal

6、eofonlyafewangstrom.Thecuttingedgeatto-secondlasertechnologyleadstothebreakthroughto24aspulsegeneration,whichisequaltotheorbitalperiodofhydrogenatom’selectron.whileinthatregime,thecurrentatto-secondpulsereconstructionschemesarenotreliable.Basedonsystematicinvestigation

7、,wedevelopedadynamicstreakingmodelforultrashortphotoelectronpulses,andanumericmethodtoretrievetheirpulse-lengthsandchirps.Themainresultsandinnvationsofthedissertationincludes:1.Byphotoelectrondynamicstreakingmodel,wesimulatedthestreakingspectrumwithdifferentattosecondp

8、ulses.Throughcomparingthesimulatedspectrums,Werevealedtheassociationbetweenpulselinearchirpanddistributionoflocalinte