超强超快激光与原子分子相互作用的理论研究

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1、超快激光驱动原子高次谐波的理论研究摘要：随着超短超强激光技术的迅猛发展，戸前已经可以实现在小型台式激光系统上实现脉冲宽度为光周期量级，聚焦功率密度达到1022W/67H2的近红外超短激光脉冲。这为强光和物质相互作用提供了前所未有的技术支持，极大的推动了强场激光物理的发展。本文主要研究了超短超强激光场和原子的相互作用的一些非线性效应，尤其是原子高次谐波的产生。总结了超短脉冲强激光场高次谐波理论研究的一些工作，其屮重点介绍了单原子响应的Lewenstein模型。本文的主要工作是通过有限差分直接数值求解一维含时Schrodinger方程的方法

2、，研究双色激光场作用下的高次谐波谱，给出双色场不同的相对相位和相对强度谐波的影响。非线性效应超短脉冲高次谐波Lewenstein模型双色场TheoreticalStudyofInteractionbetweenUltra-fastSuper-HighIntensityLasersandAtomsandHighHarmonicGenerationAbstract:Withtremendousprogressinlasertechnology,infraredlaserpulsewithfew-cycledurationandlaserin

3、tensityon10,6lV/cm2hasbeenavailableonacompacttabletop,whichmakesitpossibletoinvestigatethelaser-matterinteractionunderextremephysicalcondition,andpushtheprogressofphysicsunderhighintensitylaserfield・Inthepaperwepresentsomenonlineareffectsofinteractionbetweenultrashortsup

4、er-highintensitylasersandatoms,andthensummarizetheprogressonhighharmonicgeneration(HHG)inintenseultra-fastlaserfieldtheoretically.WefocusonLewensteinmodelofthesingle-atomresponse.OurmajorworkisthatUsingfinite-differencemethodtotheNumericallysolvetime-dependentSchrodinger

5、equation(TDSE)directly,westudythehighharmonicspectrumofthesingle-atomresponseinthetwo-colorlaserfieldandshowtheinfluenceofdifferentrelativephaseanddifferentrelativestrength.Keywords:nonlineareffectsultrashortpulsehighharmonicgeneration(HHG)Lewensteinmodeltwo-colorfields目

6、录:一.背景介绍3二.超强超快激光源31.超短脉冲激光振荡器42.脉冲的展宽、压缩和放大4三.强激光场下的非线性效应61.多光子电离(Multiphotonionization)62.阈值上电离(Above-thresholdionization)63.隧道电离(Tunnelingionization)84.高次谐波的产生(High-harmonicgeneration)10四.高次谐波的理论计算和分析141.半经典模型142.单原子响应的Lewenstein模型153・直接数值求解含时Schrodinger方程18五.用有限差分法研究

7、双色场驱动的高次谐波谱181.软核势基态木征函数的数值求解——虚时间方法202.一维含时Schrodinger方程Crank-Nicolson差分格式213.数值计算结果和讨论243.1.血一2血双色激光场243.2.a)_3a)双色激光场27六.总结28七.参考文献29八.附录30一.背景介绍近儿年来，超强超快激光技术的飞速发展，为强光与物质相互作用的研究提供了前所未有的技术支持［1］,为人们探索光与物质相互作用的新现彖，新规律提供可能性。现在，在实验室里，人们已经可以获得脉冲宽度短至儿个周期的激光脉冲，光聚焦后的激光功率密度已经达到

8、1()22“/肋2,远远超过了氢原子内部的库仑场强所对应的功率密度(10,6U//C7/72)。当原子与强激光场相互作用时，会出现一系列用传统的微扰理论无法解释的物理现象，包括一系列的多光子过程，例如阈值上