为了输出具有高转化效率和高光子能量的谐波光谱, 采用求解薛定谔方程的方法, 理论研究了多色组合啁啾波形对谐波光谱的影响。结果表明, 在固定激光强度下, 最佳三色啁啾波形可以有效延伸谐波截止能量; 最佳四色啁啾波形可以增强谐波强度; 选择最佳三色和四色组合波形下的谐波光谱进行谐波叠加可获得42as的孤立阿秒脉冲。这一结果对超短阿秒脉冲的产生是有帮助。

为了增强高次谐波光谱强度, 提出了一种利用共振电离机制来提高谐波强度的方法。结果表明: 在 He 原子体系中, 受紫外共振电离影响, 谐波强度有 50 倍的增强。并且, 在啁啾场驱动下, 谐波截止能量也能增大, 进而获得一个高强度超宽谐波平台区。在 H2+ 分子体系中, 受电荷共振增强电离影响, 谐波强度也有近 20 倍的增强。并且在半周期单极场优化下, 该体系谐波截止能量也得到延伸, 进而获得一个只由单能量峰贡献的谐波平台区。进一步研究表明, 在两个体系的谐波平台区上选择一定的谐波叠加, 可分别获得脉宽在 36 as 和 32 as 的阿秒脉冲。初步的研究证实了所提出的方案有助于增强阿秒脉冲强度。

为了获得高强度超宽谐波光谱平台区, 采用数值求解含时薛定谔方程的方法, 提出利用多色组合场调控半周期波形来获得最佳半周期谐波辐射条件。结果表明, 通过调节双色场啁啾参量可以获得最佳的负向半周期波形；通过调节啁啾延迟可以获得最佳的正向半周期波形；在上述波形下, 谐波截止能量得到延伸；引入紫外激光场后, 在紫外共振增强电离的影响下, 可以使谐波强度得到增强；当紫外光能量满足单、双光子共振增强电离时, 谐波强度增强明显；随着紫外光子能量减小, 谐波强度增强效果减弱；通过叠加谐波平台区谐波还可获得脉宽在50as以下的单个脉冲。这一结果对高次谐波调控以及阿秒脉冲产生是有帮助的。

为了了解H+2及其同位素分子谐波光谱效率与激光波长之间的关系, 采用求解2维薛定谔方程的方法, 理论研究了600nm~1600nm激光波长下H+2和D+2谐波光谱强度随波长的变化关系。结果表明, 光谱强度随波长增大而减小; 在短波长区间, H+2光谱强度减小的倍率要大于D+2, 在长波长区间, H+2光谱强度减小的倍率要小于D+2; 此外, 在弱光强下, H+2光谱强度总是大于D+2,在强光强下, H+2光谱强度在短波长区间小于D+2,而其在长波长区间大于D+2;核间距延伸和电荷共振增强电离在H+2和D+2谐波光谱强度变化上起到主要作用。这一结果对分子谐波调控是有帮助的。

为了了解核运动对H+2和T+2谐波辐射强度及产生阿秒脉冲的影响, 采用数值求解薛定谔方程的方法, 理论研究了10fs和20fs激光驱动下H+2和T+2谐波截止能量附近强度的变化。结果表明, 短脉宽驱动下谐波强度满足H+2>T+2, 而长脉宽驱动下谐波强度满足T+2>H+2, 根据谐波强度变化规律, 在最佳谐波辐射强度下引入半周期激光场可以获得高强度、高能量的谐波平台区, 进而获得脉宽为37as的阿秒脉冲。该研究为探测同位素分子及产生高强度及高能量的阿秒脉冲提供了一种新的方案, 对激光光学的发展有一定帮助。

为了获得高强度高次谐波光谱,提出了一种利用啁啾延迟来 调控H+2和D+2谐波辐射强度的方法。结果表明:在短脉宽激光驱动下, H+2和D+2 谐波辐射主要来自于激光下降区域。因此在激光下降区域引入啁啾小量会产生高强度谐波光谱连续 区, 并且H+2谐波辐射强度大于D+2谐波辐射强度。而在长脉宽激光驱动下, H+2和D+2谐 波辐射的贡献分别来自激光上升和下降区域,因此分别在激光上升和下降区域引入啁啾小量会获得相应的高强 度谐波光谱连续区, 但H+2谐波辐射强度小于D+2谐波辐射强度。最后,选择适当的谐波平台区并通过叠加谐波可获得 脉宽为36 as的孤立脉冲。

为了获得由单一谐波能量峰贡献产生的谐波平台区, 采用负向啁啾场与紫外场组合调控谐波光谱的方法, 进行了理论分析和数值模拟。结果表明, 在负向啁啾场调控下, 谐波截止能量可以达到选取的参考值, 谐波平台区由单一谐波能量峰贡献产生;适当引入一束紫外光源, 在紫外共振电离的影响下, 谐波平台区强度可以得到增强, 并且达到参考值范围; 选取平台区谐波进行叠加可以获得一个36as的超短脉冲。该研究提出了一种利用低强度组合激光场获得阿秒脉冲的新方案, 对激光光源的发展有帮助。

为了获得波长可调的单阶谐波, 采用调控双色场激光波形的方法, 对谐波辐射进行了理论分析, 并取得了单阶谐波增强的范围在182阶谐波到328阶谐波的数据。结果表明, 单阶谐波的增强来源于谐波辐射短量子路径中的折叠区域; 第2束调控场的脉宽对谐波辐射折叠区域有较大影响。该研究为获得单阶谐波脉冲提供了一种新的方案, 对激光光源的发展有帮助。

为了获得能量范围在水窗区间的高强度光谱连续区,提出了一种利用啁啾调 频场调控激光波形的方法。研究发现:在单色多周期负向啁啾调频场驱动下, 谐波截止能量可以得到延伸。当引入第二束负向啁啾激光场时,不仅谐波截止能量延伸到水窗区间,而且谐波辐射强 度有近3个数量级的提高。当引入第三束123 nm紫外激光场时,在紫外共振电离的影响下,谐波辐射强度进一步增强。 谐波强度增强与第三束激光场啁啾参数和激光相位几乎无关。最后,通过叠加水窗区间光谱的谐波可获 得脉宽为38 as的单个阿秒脉冲。

为了延伸谐波截止能量并增强谐波辐射强度, 提出了一种利用啁啾激光与紫外激光的组合场驱动He原子调控谐波辐射过程的方法。 结果表明:在单色激光驱动下,随着负向啁啾的加入,谐波截止能量得到延伸。并且, 随着激光脉宽的增大,谐波截止能量进一步延伸。引入第二束激光场时,谐波截止能量 有少许延伸,同时,谐波辐射强度有3个数量级的增强。引入第三束紫外激光场时,谐波 辐射强度与双色场比较有2个数量级的增强。随着紫外激光光强增大,谐波辐射强度进一步增强。 最后,通过叠加光谱连续区的谐波可获得脉宽在38 as的孤立阿秒脉冲。