激光驅(qū)動晶體發(fā)射高次諧波的特性研究.pdf

1、當(dāng)激光與晶體相互作用時(shí)，將出現(xiàn)一系列的非線性光學(xué)現(xiàn)象，如高次諧波（HHG）、閾上電離（ATI）等。目前，研究激光晶體相互作用有兩種理論模型：單電子模型和多電子模型。多電子模型基于半導(dǎo)體布洛赫方程（SBE），這種方法廣泛的應(yīng)用于固體和半導(dǎo)體物理中。單電子模型基于能帶理論，這種方法假定固體中的每個(gè)電子的運(yùn)動都是獨(dú)立的，它們都受到有效勢的作用。
　　激光與原子分子相互作用在過去被廣泛的研究，三步模型能夠很好的描述諧波的成因，但是晶體諧波

2、的產(chǎn)生機(jī)制仍在探索。目前，一些學(xué)者認(rèn)為，帶內(nèi)和帶間電流對晶體諧波起主要貢獻(xiàn)。求解的方法都基于兩種模型，多電子模型雖然求解精確，但是要考慮電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)，相當(dāng)費(fèi)時(shí)，單電子模型求解更簡單，有效勢一旦被確定，相關(guān)的問題就很容易得到解決。
　　本文的主要工作是采用單電子模型研究了激光晶體相互作用。首先采用Mathieu-type模型勢數(shù)值計(jì)算了體系的能帶結(jié)構(gòu)，然后用B樣條函數(shù)展開方法求解含時(shí)薛定諤方程，在坐標(biāo)空間獲得了雙平臺的諧波結(jié)構(gòu)，之后

3、用Bloch態(tài)和Houston態(tài)波函數(shù)作為基函數(shù)求解了含時(shí)薛定諤方程，在波矢空間得到了晶體諧波。經(jīng)分析得知，晶體諧波的第一個(gè)平臺來源于最高價(jià)帶和最低導(dǎo)帶間的耦合，第二個(gè)平臺來源于更高的導(dǎo)帶與價(jià)帶間的耦合，且兩個(gè)平臺的截至能量都與激光場振幅呈線性關(guān)系。在少周期激光驅(qū)動下，諧波的第二個(gè)平臺的截至位置與激光載波包絡(luò)相位呈單調(diào)變化。在啁啾激光驅(qū)動下，晶體諧波譜有很大的變化，第二個(gè)平臺的發(fā)射效率會隨啁啾參數(shù)而改變，由此我們提出一種提高第二個(gè)平臺發(fā)