基于單周期脈沖的閾上電腦和高次諧波產(chǎn)生的理論分析.pdf

1、隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中,在多個(gè)波段上,獲得了單周期甚至亞周期的激光脈沖。單周期脈沖及其與物質(zhì)的相互作用過程也因此漸漸成為一個(gè)理論熱點(diǎn)問題。我們利用由復(fù)點(diǎn)源方法推導(dǎo)得到的單周期脈沖光束(SCPB)的解析表達(dá)式,對(duì)單周期脈沖與物質(zhì)的相互作用過程做了較系統(tǒng)的研究。與相對(duì)較長(zhǎng)的脈沖相比,單周期脈沖具有內(nèi)稟啁啾,自藍(lán)移等特性。這些特性都將對(duì)閾上電離、高次諧波產(chǎn)生、總電離率以及電離率空間分布的不對(duì)稱性等產(chǎn)生直接的影響。
　

2、　 我們通過數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程,模擬了超強(qiáng)單周期脈沖與氫原子的相互作用過程,并對(duì)其中的高階諧波產(chǎn)生過程,總電離率以及電離率空間分布的不對(duì)稱性與脈沖參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。在數(shù)值求解過程中,我們建立了cos-1型的吸收邊界,用來吸收原本會(huì)被邊界反射的幾率波。利用虛擬時(shí)間演化的方法求解了包括基態(tài)波函數(shù)在內(nèi)的若干個(gè)本征態(tài)。并且對(duì)計(jì)算電離率的兩種方法——本征態(tài)方法和概率流方法,做了較為詳細(xì)的探討。
　　 通過對(duì)比在不同包絡(luò)的脈沖

3、作用下得到的高次諧波,我們發(fā)現(xiàn),脈沖包絡(luò)的形式,對(duì)亞周期脈沖高階諧波產(chǎn)生的影響要遠(yuǎn)大于少周期脈沖。另外,在亞周期范圍內(nèi),隨著脈寬的不斷減小,相互作用后產(chǎn)生的高次諧波的截止能量也不斷減小。截止能量隨脈寬的這種移動(dòng)被認(rèn)為與脈沖中心頻率隨脈寬的藍(lán)移有關(guān)。
　　 另外,我們分析了氫原子的總電離率隨初始位相變化的情況。通過和強(qiáng)場(chǎng)近似下的ADK電離理論的比較,我們發(fā)現(xiàn),隨著脈寬進(jìn)入亞周期,ADK理論所預(yù)言的總電離率與數(shù)值模擬的結(jié)果有較大差異

4、。這說明強(qiáng)場(chǎng)近似在亞周期范圍不再適用。進(jìn)一步的分析表明,在亞周期范圍內(nèi),更多的本征態(tài)參與了電離過程,這種非絕熱效應(yīng)使得實(shí)際的電離率超過了ADK理論的預(yù)言。
　　 此外,我們還研究了不同初始位相下的電離率空間分布的不對(duì)稱性。發(fā)現(xiàn)在亞周期范圍內(nèi),隨著脈寬的變化,不對(duì)稱曲線零點(diǎn)會(huì)發(fā)生顯著的移動(dòng)。并且移動(dòng)量隨脈寬的增大逐漸變小。在脈寬到達(dá)幾個(gè)周期的情形下,電離率不對(duì)稱零點(diǎn)就不再隨脈寬顯著變化了。對(duì)此現(xiàn)象產(chǎn)生的因?yàn)?有待進(jìn)一步的分析。