量子干涉路径及高次谐波的产生-ppt教学文案.ppt

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1、量子干涉路径及高次谐波的产生-ppt选题依据及研究意义近年来随着超强超短脉冲激光技术的不断发展,强激光场中原子产生的高次谐波(HHG)以其诱人的应用前景引起了学者们的广泛关注,在这方面已经有了大量的研究目前人们利用高次谐波得到了脉冲持续时间很短的极紫外高频相干辐射(XUV),X射线源和阿秒相干脉冲.由于获得XUV和X射线及阿秒相干脉冲主要是利用高次谐波平台的末端区域,因此高次谐波在平台区域特性的理论研究成为当前研究高次谐波的热点之一。基本理论高次谐波的产生高次谐波就是原子、分子、团簇以及固体等介质在强激光作用下发出的想干辐射波。原子的波谱普遍呈现如下特点：最初的几次谐波发射效率快速下降，接着出

2、现一平台，在平台区，所有的谐波具有几乎相同的效率，然后在某次谐波又迅速下降出现截止。即强激光场与介质相互作用产生的高次谐波辐射。基本理论高次谐波的特点在低次谐波次数的增加波幅迅速下降，到某次谐波后便出现一平台结构，即所有的谐波具有大致相同的波幅，最后在一定的频率处谐波截止，谐波波幅随谐波次数的增加又迅速下降，这个谐波所对应的频率称为截止频率.基本理论怎样产生高次谐波以及其机制（1）高次谐波的产生过程，在理论上可由一个准经典模型(Lewenstein)描述：电子波包在某一时刻被隧道电离，然后在强激光场中传播并被加速，最后在t时刻（接近一个振荡周期后）和基态复合，并释放一个高能光子（即高次谐波）。

3、（2）高次谐波的产生过程，用Corkvm提出的经典"三步"模型来理解：基态电子通过多光子或隧道电离进入到连续态，连续态的电子在激光场的作用下运动并获得能量，其中一部分电子在激光场的驱动下又回到基态，同时辐射出高能光子。基本理论势函数的变化对高次谐波的影响势函数的变化对高次谐波的影响上图是通过改变势函数的参数即势阱的深度，以及势阱的宽度来给出不同参数下两种势函数的模拟氢原子产生高次谐波的曲线，可以看出：产生的高次谐波强度与势阱深度有很大的影响。势函数的变化对高次谐波的影响量子路径控制生成的连续辐射谱阿秒脉冲的获取以高次谐波为基础，人们提出各种方法来获取阿秒脉冲，如直接在多周期激光脉冲谐波谱截止区

4、用滤波片滤出部分谐波，就可以产生极短的阿秒脉冲链。由于光谱信息的解析解释需要孤立的阿秒脉冲，因此，从实用角度出发，人们期望能够获取单一的阿秒脉冲。双色激光脉冲控制量子路径方案，可获得宽频带单一量子路径形成的连续辐射谱。对于连续辐射谱，有两个量子路径（即“长”路径和“短”路径）对其中的每一级次谐波有贡献，因两个路径对应的电子电离时刻不相同，导致谐波谱形状不规则。通过双色场控制电子的电离动力学可实现单一量子路径选择，产生光谱有规则的连续谱，直接过滤连续谱中的多次谐波则可获得超短的孤立阿秒脉冲。双色激光脉冲控制量子干涉路径生成孤立阿秒脉冲如下图给出了红外双色激光场产生高次谐波的电子动力学过程。下图（

5、a）为组合激光电场，下图（b）给出了电离电子复合时刻动能随电离时刻的变化关系，下图(c)计算得到的电离率。在（c）中可观察到对超连续辐射谱有贡献的电离电子几乎都是在“短”路径这一边被电离，这说明连续谱是由单一“短”路径起主要贡献，这也很好的解释了连续谱的光滑有规则。为进一步证实连续谱主要由单一“短”路径形成，利用小波变换方法对连续辐射谱进行了时频分析，如下图所示。从图中可以清晰地看到，每个峰对应峰值中心左右两边都有两个“分支”，左“分支”对应“短”量子路径，右“分支”对应“长”量子路径；对于最高峰，我们明显的注意到，左“分支”的强度明显比右“分支”的强度强的多。右“分支”的强度非常弱，在图中几

6、乎观察不到，这说明“长”路径对连续谱的贡献可以忽略不计。结论：通过构造参数可调且无库仑奇点的一维模型氢原子的势函数，研究了激光作用下不同参数势函数一维模型氢原子产生的高次谐波。结果表明:一维模型氢原子在过垒电离区域产生的高次谐波在平台区域的强度与势函数势阱的深度有关;势阱越深,产生的高次谐波在平台区域的强度越强,势阱越浅,产生的高次谐波谱强度越低。以高次谐波为理论支撑，人们能够获取单一的阿秒脉冲，通过双色场控制电子的电离动力学可实现单一量子路径选择，产生的光谱是有规则的连续谱，对于连续辐射谱，有两个量子路径（即“长”路径和“短”路径）对其中的每一级次谐波有贡献，其中连续谱是由单一“短”路径起主

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