激光驅(qū)動晶體發(fā)射高次諧波的特性研究.pdf

1、當激光與晶體相互作用時，將出現(xiàn)一系列的非線性光學現(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體布洛赫方程（SBE），這種方法廣泛的應用于固體和半導體物理中。單電子模型基于能帶理論，這種方法假定固體中的每個電子的運動都是獨立的，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)生機制仍在探索。目前，一些學者認為，帶內(nèi)和帶間電流對晶體諧波起主要貢獻。求解的方法都基于兩種模型，多電子模型雖然求解精確，但是要考慮電子關聯(lián)效應，相當費時，單電子模型求解更簡單，有效勢一旦被確定，相關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)值計算了體系的能帶結(jié)構，然后用B樣條函數(shù)展開方法求解含時薛定諤方程，在坐標空間獲得了雙平臺的諧波結(jié)構，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，晶體諧波的第一個平臺來源于最高價帶和最低導帶間的耦合，第二個平臺來源于更高的導帶與價帶間的耦合，且兩個平臺的截至能量都與激光場振幅呈線性關系。在少周期激光驅(qū)動下，諧波的第二個平臺的截至位置與激光載波包絡相位呈單調(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平臺發(fā)