雙色場量子調(diào)控及寬帶超連續(xù)譜的產(chǎn)生.pdf

1、基于高次諧波的阿秒脈沖光源的出現(xiàn)和發(fā)展帶來超快探測領(lǐng)域革命性的飛躍。由于阿秒脈沖具有極高的時間分辨率，可以使得深入研究物質(zhì)內(nèi)部阿秒時間尺度的超快過程成為可能，阿秒脈沖目前已經(jīng)成功應(yīng)用于原子內(nèi)部電子超快動力學(xué)過程、納米材料表面等離子體基元超快過程、凝聚態(tài)物質(zhì)內(nèi)部超快過程等的探測。單阿秒脈沖產(chǎn)生的關(guān)鍵問題在于其譜寬和強度。阿秒泵浦－探測技術(shù)的時間分辨率和探測效率直接取決于單阿秒脈沖的頻譜寬度和脈沖強度，而傳統(tǒng)的產(chǎn)生單阿秒脈沖的方法所得到的譜

2、寬一般都僅為20電子伏左右，難以突破百阿秒壁壘，同時強度也不高。近年來提出的雙色場量子相干調(diào)控手段已經(jīng)被理論和實驗證明是獲得低于100阿秒的真正阿秒量級脈沖的有效方式。由于雙色場本身豐富的物理特性，如何進一步優(yōu)化雙色場調(diào)控手段，獲得更大譜寬、更短脈寬、以及更高強度的單阿秒脈沖，以及軌道選擇和相關(guān)的參數(shù)依賴性方面仍需要深入研究。本文針對上述幾個問題，開展了以下幾個方面的工作：
　　 （1）開展了雙色場量子相干調(diào)控獲得寬帶超連續(xù)譜的

3、優(yōu)化控制研究。首先研究了多光周期雙色場量子調(diào)控產(chǎn)生寬帶超連續(xù)譜及其軌道選擇方面的問題，提出在雙色場相干調(diào)控的基礎(chǔ)上，利用亞飛秒極紫外脈沖輔助電離的方法有效提高寬帶超連續(xù)譜的產(chǎn)生效率，同時實現(xiàn)軌道選擇，可以有效產(chǎn)生低于100阿秒的單阿秒脈沖。另外，提出利用偏振方向成角度的雙色場得到寬帶超連續(xù)譜，同時很好地選出短軌道。在這種量子調(diào)控機制下，控制場的強度變化在比較大的范圍內(nèi)不會影響超連續(xù)譜的譜寬和頻率，從而可以實現(xiàn)高信噪比單阿秒脈沖的穩(wěn)定產(chǎn)生

4、。
　　 （2）提出利用靜電場或者準(zhǔn)靜態(tài)場實現(xiàn)對高次諧波過程的非相干量子調(diào)控。發(fā)現(xiàn)較強的靜電場可以很大程度地拓寬高次諧波的譜寬，并且在很大的頻譜范圍內(nèi)諧波均來自短軌道的貢獻(xiàn)，因此這部分諧波的相位是鎖定的。這種相位鎖定的諧波一個光周期只輻射一次，因此可以通過這種方式獲得載波相位穩(wěn)定的周期量級阿秒脈沖，將在超快探測方面具有重要的應(yīng)用價值。在此基礎(chǔ)上還研究了如何通過上述量子調(diào)控方式獲得寬帶單阿秒脈沖，發(fā)現(xiàn)周期量級的驅(qū)動脈沖疊加上半光周

5、期大于驅(qū)動脈沖持續(xù)時間的低頻控制場，可以獲得譜寬達(dá)到155 電子伏的寬帶超連續(xù)譜，通過直接濾波的方式可以得到脈寬低于50阿秒的單阿秒脈沖。
　　 （3）開展了中紅外波段雙色場量子相干調(diào)控的研究。由于中紅外脈沖可以獲得很高光子能量的諧波，甚至達(dá)到“水窗波段”軟X 射線區(qū)域，因此成為了獲得更寬超連續(xù)譜的手段。我們用強度較弱的800nm 近紅外光作為控制光，通過這種控制方式，可以得到效率較高的“水窗波段”寬帶超連續(xù)譜，可以支持中心波長