雙色場(chǎng)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(lái)超快探測(cè)領(lǐng)域革命性的飛躍。由于阿秒脈沖具有極高的時(shí)間分辨率，可以使得深入研究物質(zhì)內(nèi)部阿秒時(shí)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(dòng)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(cè)。單阿秒脈沖產(chǎn)生的關(guān)鍵問題在于其譜寬和強(qiáng)度。阿秒泵浦－探測(cè)技術(shù)的時(shí)間分辨率和探測(cè)效率直接取決于單阿秒脈沖的頻譜寬度和脈沖強(qiáng)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(shí)強(qiáng)度也不高。近年來(lái)提出的雙色場(chǎng)量子相干調(diào)控手段已經(jīng)被理論和實(shí)驗(yàn)證明是獲得低于100阿秒的真正阿秒量級(jí)脈沖的有效方式。由于雙色場(chǎng)本身豐富的物理特性，如何進(jìn)一步優(yōu)化雙色場(chǎng)調(diào)控手段，獲得更大譜寬、更短脈寬、以及更高強(qiáng)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(duì)上述幾個(gè)問題，開展了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 （1）開展了雙色場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)實(shí)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(chǎng)得到寬帶超連續(xù)譜，同時(shí)很好地選出短軌道。在這種量子調(diào)控機(jī)制下，控制場(chǎng)的強(qiáng)度變化在比較大的范圍內(nèi)不會(huì)影響超連續(xù)譜的譜寬和頻率，從而可以實(shí)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(chǎng)或者準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)高次諧波過程的非相干量子調(diào)控。發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的靜電場(chǎng)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(lái)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(gè)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(jí)阿秒脈沖，將在超快探測(cè)方面具有重要的應(yīng)用價(jià)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(jí)的驅(qū)動(dòng)脈沖疊加上半光周

5、期大于驅(qū)動(dòng)脈沖持續(xù)時(shí)間的低頻控制場(chǎng)，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(chǎng)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(qiáng)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(zhǎng)