半周期波形调控产生超宽谐波光谱平台区
2021-06-24冯立强
激光技术 2021年4期
袁 泉,冯立强,刘 航
(1.辽宁工业大学 理学院,锦州 121001; 2.辽宁工业大学 化学与环境工程学院,锦州 121001)
引 言
强激光场与原子相互作用可导致发射光子能量为基频场整数倍的高光子谐波,这一过程称为高次谐波(high-order harmonic generation, HHG)[1]。高次谐波光谱范围可以延伸到极紫外和软X射线范围。因此,这种新型光源可以产生飞秒到阿秒量级的脉冲,这对超快动力学研究非常有帮助。
经过30年的研究,激光驱动原子发射高次谐波可以分为3个过程[2]:第1个过程,电离过程,即处于束缚态的电子在激光作用下发生电离;第2个过程,加速过程,即被电离电子可以在后续激光作用下运动并获得动能,这个过程一般发生在半个光学周期;第3个过程,回碰过程,即加速电子在激光反向驱动下与原子核再次发生碰撞并发射基频场光子能量整数倍的高能光子。最终,谐波截止能量在Ip+3.17Up处附近(Ip是原子电离能,Up是电子的有质动力势,其与激光强度成正比,与激光频率的平方成反比)。从宏观角度分析,谐波截止能量与激光强度和激光频率有关。但考虑到谐波辐射每半周期就会发生一次,因此,调控半周期波形对谐波光谱结构有很大影响。鉴于此,为了能够获得超长光谱连续区,提出了许多方法来优化半周期激光波形。例如:多色组合场波形优化方案[3-5];极化门波形优化方案[6-8];啁啾调频波形优化方案[9-11]等等。

本课题组在高次谐波优化方面也做了一系列工作,例如:中红外激光场调控[4];极化门调控[6]以及啁啾调控[9,12]。……
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