混合氣體發(fā)射高次諧波的干涉效應(yīng).pdf

1、隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展,強場物理的研究引起人們越來越多的關(guān)注,許多非線性光學(xué)現(xiàn)象,如高次諧波、非序列雙電離和閾上電離等在實驗上已經(jīng)觀察到了。強激光場與原子或分子氣體相互作用會產(chǎn)生相干輻射,其中輻射光的頻率是入射光頻率的整數(shù)倍,這種相干輻射就是高次諧波。在理論計算或者實驗觀察中,高次諧波的產(chǎn)生可以分為兩個過程:單原子在激光場中的非線性響應(yīng)——單原子響應(yīng);激光場和諧波場在介質(zhì)中的傳播效應(yīng)——宏觀響應(yīng),并滿足相位匹配條件。單原子響應(yīng)的物理機制

2、可以用Corkum提出的“三步模型”解釋,宏觀響應(yīng)可以用激光場和諧波場的三維麥克斯韋方程描述。
　　在本文中,在低激光強度、低壓強(或低原子密度)和薄的氣體靶的情況下,我們可以忽略介質(zhì)對激光場的色散和吸收效應(yīng)及自由電子對激光場的影響,即認為激光場在真空中傳播。同時,介質(zhì)對高次諧波的色散和吸收效應(yīng)也都可以忽略,諧波場傳播的“源”項可以用在強場近似下的單原子響應(yīng)表示。若在氣體靶出射表面處收集高次諧波,則得到高次諧波的宏觀響應(yīng)。在該模型

3、下,首先,我們數(shù)值模擬了混合氣體(He和Ne)產(chǎn)生的高次諧波,并觀察到了與實驗相符的干涉效應(yīng)現(xiàn)象;然后分析了發(fā)生干涉效應(yīng)的原因是由氣體He和Ne發(fā)射的諧波場相位差決定;最后,我們發(fā)現(xiàn)高次諧波的干涉效應(yīng)與混合氣體比例有關(guān),對于特定階次諧波的干涉效應(yīng)在相同激光強度下隨氣體比例變化而變化;通過增強激光強度,觀察到干涉相消的低階諧波區(qū)域變化不大,而干涉相長的高階諧波區(qū)域有明顯的拓展,在高次諧波的截止位置附近處,發(fā)生最強干涉相長的混合氣體比例是: