利用频率相近的双色激光驱动氢原子产生单个短脉冲

作者:杨奕婷;乔豪学 刊名:量子电子学报 上传者:朱建成

【摘要】通过研究双色场中三维氢原子的高次谐波,发现当作为驱动源的两束光频率比为3:5,且附加光相对于基本光的强度比落在某个特殊值(0.35)时,叠加截止区的高次谐波能直接得到单个的短脉冲。提出利用双色场获取单个短脉冲的新方案,该方案的要点是:作为驱动源的两束光,频率要是比较接近的奇数比;附加光的相对强度要是一个特殊值,使不同通道间的干涉相消抑制其它脉冲。在进一步的研究中可选取束缚能更高的原子,扩展截止区的位置,使得到单脉冲的脉宽更窄。

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第 卷 第 期年 月 量 子 电 子 学 报 ,, 一 利用频率相近的双色激光驱动氢原子产生单个短脉冲 杨奕婷 , 乔豪学 武汉大学物理科学与技术学院 , 湖北 武汉 摘 要 通过研究双色场中三维氢原子的高次谐波 , 发现当作为驱动源的两束光频率比为 ,且附加光相对于基本光的强度比落在某个特殊值 时 , 叠加截止区的高次谐波能直接得到单个的短脉冲。提出利用双色场获取单个短脉冲的新方案 , 该方案的要点是 作为驱动源的两束光 , 频率要是比较接近的奇数比 附加光的相对强度要是一个特殊值 , 使不同通道间的干涉相消抑制其它脉冲 在进一步的研究中可选取束缚能更高的原 子 , 扩展截止区的位置 , 使得到单脉冲的脉宽更窄 关 键 词 激光物理 单个短脉冲 双色激光场 三维氢原子的高次谐波 量子通道 中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 文章编号 一 一 一 、认 飞万一 , 一 , ,, 、 , 一 , , , , ’ , 一 ’ 引 言 阿秒脉冲是研究分子 、原子尺度内电子动力学过程的重要工具 , 突破阿秒界限 , 人类就能实现原子尺度的时间分辨 , 将测量范围扩展到如分子中的电子运动这样的超快过程 。原子在强激光场中发射的高次谐 波具有很广的连续谱 , 覆盖了从红外到极紫外甚至软 射线 , 且能在实验上得到 , 因此成为获得阿秒相干脉冲的首选光源 。 作者简介 杨奕婷 一 ,研究生 , 主要从事强激光场下原子高次谐波的理论研究 一导师简介 乔豪学 一 ,湖北恩施人 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事原子分子物理理论研究 一 叻 , 收稿 日期 一 一 修改日期 一 一 量 子 电 子 学 报 卷 对高次谐波的理论研究通常基于 等提出的半经典三步模型 第一步 , 电子在强激光场的作用下发生多光子电离 、隧道电离或越垒电离 第二步 , 电离的电子被激光场加速从而获得动能 第三步 , 当某些 电子运动到原子核附近时被核重新俘获回到基态 , 将多余能量以高能光子的形式放出 , 即高次谐波 。放 出的高能光子的能量可以表示成 几 ,丁 。 上述三个过程在激光场每个半周期都会重复一次 , 将谐波直接叠加会得到脉冲链 , 但应用中需要的是单个脉冲 , 可采用的方法主要有两种 利用偏振门技术作用于几个光周期的脉冲上得到接近单个光周期的单个脉冲 ,利用组合场驱动原子产生单个脉冲 〔”一 。 本文的研究中采用了第二种方法 , 通过组合场驱动原子产生的高次谐波 , 它的辐射为脉冲间隔是半个 光周期的脉冲链 , 叠加谐波可以得到时域上的一串脉冲链。当驱动光的脉宽短至只有数个光周期时 , 谐波的相干性会得到很大提高 , 实验上 等利用 的超短脉冲激光驱动原子得到脉宽为 的单个阿秒脉冲输出。 同时 , 在理论研究中 , 为了从脉冲链获取到单个的脉冲 , 已有的方法是选用频率相差较大的双色光并通过精确调节两束光的时间延迟 , 或在双束同色光的驱动场中加入附加光 , 来获取得到单个的脉冲。周效信、叶小亮 等理论模拟了一个频率相差很大的双色光驱动下一维氦离子的高次谐波 , 通过调整红外光和紫外光的时间延迟抑制一个电子轨道 , 得到了单个脉冲。之后 , 在一维模型原子的进一步研究中 , 他们发现采用两束同色光中引入附加光的方法也可以得到单个脉冲 , 如引入半周期脉冲 、中红外场加短紫外脉冲 等 。 以上用高次谐波获取单脉冲的理论研究 , 选取的对象均为一维模型原子 , 获得脉冲的条件在实验室实现起来比较复杂 。本文的研究中 , 采用三维氢原子作为对象 , 试图利用双色场下高次谐波

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