【摘 要】
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近些年来,强激光场中各种体系的高次谐波辐射(HHG)研究成为强场物理领域中的一个热点关注,其在强场物理研究中具有重要的意义。得益于计算机性能的飞速提升,多维度体系的计算效率大大提高,极大地缩短了理论研究的周期;同时随着强场实验技术的不断发展,对复杂精细分子的操控以及特定光源的获取也成为了可能,如对称分子的准直和椭圆偏振激光的产生等。研究表明,原子、分子体系在椭圆偏振激光场驱动下的高次谐波,出现了不
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近些年来,强激光场中各种体系的高次谐波辐射(HHG)研究成为强场物理领域中的一个热点关注,其在强场物理研究中具有重要的意义。得益于计算机性能的飞速提升,多维度体系的计算效率大大提高,极大地缩短了理论研究的周期;同时随着强场实验技术的不断发展,对复杂精细分子的操控以及特定光源的获取也成为了可能,如对称分子的准直和椭圆偏振激光的产生等。研究表明,原子、分子体系在椭圆偏振激光场驱动下的高次谐波,出现了不同于线性偏振激光场驱动时的现象,这些现象引起了大家的广泛关注。本文首先从原子体系出发,研究了椭圆偏振激光场中的高次谐波辐射机制及其特性,进而又探究了对称双原子分子在椭圆偏振激光场中高次谐波辐射的各种性质,并对其中的动力学过程和高次谐波产生机制进行了详细分析。首先,我们对原子体系的谐波辐射进行了研究。基于单电子近似,通过数值求解二维含时薛定谔方程(TDSE),我们对原子在线偏振激光场中高次谐波的辐射过程进行了模拟。并将该计算推广到椭圆偏振激光场作为驱动光源的情况,对两种光源下原子产生的高次谐波进行了分析对比。结果表明在椭圆偏振激光场中,产生了垂直于主场方向的高次谐波;此外,不同于线偏振激光场中高次谐波的贡献由短轨道占主导地位,对于椭圆偏振激光场中的高次谐波,多次返回的贡献明显增加,通过强场近似(SFA)模型我们对该现象背后的原因进行了解释。其次,我们研究了对称双原子分子的高次谐波辐射机制。我们详细研究了 H2+和N2在线偏振和椭圆偏振激光场中的平行高次谐波和垂直高次谐波,同时对谐波的极化率进行了研究。数值计算结果同样表明,对称双原子分子在椭圆偏振激光场中也产生了垂直的高次谐波。同时,计算结果显示在不同的分子轴取向角下,分子的谐波辐射产量及结构都有所不同。对比不同分子轴取向角下的极化率,随着分子轴取向角的增大,高次谐波极化率的峰值向谐波较高阶次的区域移动。此外,我们的研究结果表明,在平行准直的情况下,相对于同样电离能的模型原子,对称双原子分子的极化率在阈下和近阈部分产生了一个更高、更稳定的平台区域。通过解析的模型分析,我们观察到分子的“两中心干涉”效应在其中发挥着很大的作用。同时,区别于线偏振激光场驱动下的一维运动,电子在椭圆偏振激光场中的二维运动的再碰撞阶段的碰撞角在谐波产生的过程中也至关重要。由于阈下、近阈部分谐波同时具有高强度和高极化率的性质,我们可以使用这一部分谐波合成高极化率高强度的极端超紫外线(EUV)脉冲。上述计算结果将对理解椭圆偏振激光场中原子分子高次谐波的产生提供一定的理论基础,同时对实验中光场调控和超短脉冲的合成具有启发意义。
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