1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 教育部光电信息技术重点实验室，天津 300072
报道了强激光脉冲电离氢原子诱导的花篮状动量谱（PMDs）的数值模拟研究。采用强场近似理论（SFA）和鞍点近似算法模拟计算了不同激光强度条件下的花篮状动量谱。数值模拟结果表明，花篮状干涉结构电子动量谱源于三种干涉条纹的相互干涉叠加，这三种干涉条纹分别是半圆状阈上电离（ATI）干涉条纹和两种左右对称的周期内干涉（ICI）条纹。后者的干涉条纹随着激光强度的增加而单调变密。依据经典作用相位，深入研究了阈上电离干涉结构和周期内干涉结构的特点，提出了定量描述这两类干涉条纹结构的解析式，所提解析式可以很好地刻画干涉条纹的性质。此外，类比于传统坐标空间的多缝干涉，本文给出了动量空间三缝干涉诱导花篮状动量谱的直观物理图像，该图像有助于理解电子波包干涉的微观机理。
非线性光学 光电子全息 花篮状干涉动量谱 阈上电离 周期内干涉
天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
报道了强激光脉冲电离氢原子诱导的蜘蛛状干涉光电子动量谱（PMD）的数值探究结果。标准的半经典回碰模型（SRM）虽然简化了电子行为，但是忽略了难以处理的库仑作用。与以往的数值修正不同，对电离过程的库仑作用进行解析近似处理，并将其引入到SRM中，成功构建了解析修正的SRM（AC-SRM）。运用该模型数值模拟计算了蜘蛛状PMD和库仑作用引起的干涉图样的系统性位移。用经典相位、含时薛定谔方程（TDSE）和电子轨迹等方法，对这种位移现象进行了定量分析和机理探究。结果发现，所提的经典相位方法对PMD中蜘蛛状干涉结构的库仑作用最敏感，对第一干涉极小值尤为突出。精确的TDSE数值结果也证实了由AC-SRM所得到的模拟结果的正确性。
原子与分子物理学 原子光电离 光电子全息 库仑作用 数值模拟 光学学报
2022, 42(21): 2102001
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所，天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 齐鲁工业大学(山东省科学院) 激光研究所，山东 济南 250014
4 南开大学 物理科学学院，天津 300071
报道了一款基于调制共振泵浦技术的Nd:YVO4自拉曼激光器。针对全固态自拉曼激光器中热效应严重导致的激光器输出功率及光光效率普遍偏低的问题，合理地将共振泵浦技术和调制泵浦技术相结合，实现了激光器的有效热管控，缓解了激光器的热效应，提高了泵浦上限，从而实现了激光器输出功率和光光效率的大幅提高。当泵浦源的调制频率为10 kHz、占空比为40%、平均泵浦功率为30 W、声光Q开关的调制频率为100 kHz时，获得了最大平均功率为8.57 W的1176 nm斯托克斯光输出，相应光光转换效率28.6%。相较于相同泵浦功率的连续泵浦机制下的实验结果，斯托克斯光平均输出功率提高了42%，光光效率提高了8.5%。实验结果表明：共振泵浦和调制泵浦技术相结合的方式可以有效缓解热效应，提高泵浦功率上限，从而提高自拉曼激光器的输出功率和光光效率。
自拉曼激光器 Nd:YVO4激光器 二极管调制泵浦 共振泵浦 self-Raman laser Nd:YVO4 laser diode-modulated pumped in-band pumping 红外与激光工程
2021, 50(12): 20200227
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
介绍了一种基于复合腔结构的Nd∶YVO4-YVO4-Cr 4+∶YAG 被动调Q内腔拉曼自锁模激光器。利用复合腔结构中基频光谐振腔与拉曼光谐振腔相互独立的优势,通过实验验证了受激拉曼散射(SRS)自锁模效应的存在;同时通过合理地控制拉曼光谐振腔的腔长,优化了基频光与拉曼光的模式匹配,大幅提高了拉曼调Q锁模激光的输出功率及转换效率,在17.15 W 808 nm二极管(LD)泵浦功率下获得了调制深度为100%、平均功率为1.23 W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出,光-光转换效率为7.17%,相比于直腔结构提升50%以上。锁模脉冲宽度为125.8 ps,脉冲重复频率为942.9 MHz,调Q包络重复频率约为70 kHz,脉宽为4.25 ns。将拉曼腔前腔镜的曲率半径由100 mm增加至150 mm,对应的拉曼腔长由120 mm增加至180 mm,在相同泵浦功率下获得了调制深度为100%、平均功率为1.19 W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出,转换效率为6.94%,脉冲重复频率降低至675.6 MHz。这些结果说明了该复合腔结构具备在保证输出功率及转换效率的同时,对1176 nm锁模激光的重复频率进行主动调控的能力。
激光器 全固态激光器 拉曼激光器 被动调Q锁模激光器 复合腔结构 受激拉曼散射自锁模 中国激光
2021, 48(19): 1901003
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
采用半经典回碰模型(semiclassical rescattering model, SRM)和含时薛定谔方程(time-dependent Schr?dinger equation, TDSE),对线偏振激光场中氢原子的蜘蛛型光电子动量谱进行了数值模拟,重点研究了散射振幅相位的提取。基于前人的研究成果,依据SRM理论和鞍点理论,得到时间参数近似相等的结论,并提出了一种相位提取的新方法。构建了两个一级近似公式,解析表达了散射振幅相位。由所提方法获得的相位与纵向动量和横向动量有关。新方法尽管增加了计算量,但是相位提取精度有显著提高。
原子与分子物理学 原子光电离 氢原子 强场光电子全息 数值模拟 光学学报
2021, 41(10): 1002001
Author Affiliations
Abstract
College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University; Key Laboratory of Optoelectronic Information Technology, Ministry of Education, Tianjin 300072, China
The spiderlike structures in the photoelectron momentum distributions of ionized electrons from the hydrogen atom are numerically simulated by using a semiclassical rescattering model (SRM) and solving the time-dependent Schr?dinger equation (TDSE), focusing on the role of the phase of the scattering amplitude. With the SRM, we find that the spiderlike legs shift to positions with smaller transverse momentum values while increasing the phase. The spiderlike patterns obtained by SRM and TDSE are in good agreement upon considering this phase. In addition, the time differences in electron ionization and rescattering calculated by SRM and the saddle-point equations are either in agreement or show very similar laws of variation, which further corroborates the significance of the phase of the scattering amplitude.
photoelectron holography semiclassical rescattering model spiderlike structure Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 073201
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
采用强场近似方法,对处于两个具有时间延迟的圆偏振激光场中氢原子的涡旋状光电子动量分布进行了数值模拟。在两个延时激光脉冲的作用下,电子吸收光子后克服电离阈值,从基态经由两个不同的通道跃迁到连续态,产生的电子波包之间会发生干涉。模拟结果表明,所产生的光电子动量涡旋的旋向与两脉冲的偏振方向有关,涡旋臂的数目与激光载波频率有关。动态Stark效应是一种典型的强场现象。若在电离发生的同时考虑动态Stark效应,将会观察到动量涡旋的扭曲。对顺时针的动量涡旋及其扭曲进行分析,发现扭曲现象是由动态Stark效应引入的附加相位的时间非线性特性引起的。
原子与分子物理学 原子光电离 强场近似 氢原子 超短脉冲 数值模拟
1 中国民航大学 天津市空管运行规划与安全技术重点实验室 天津 300300
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室 天津 300072
3 中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室 天津 300300
针对单基线能见度测量设备采样体积单一、受噪声影响大的缺点, 设计搭建了一套移动式可变基线能见度测试系统.该系统由发射、接收、移动以及信号处理四个模块组成, 以532 nm激光作为发射光源, 通过置于滑动轨道上的小车移动定点接收发射信号实现多基线测量, 然后采用时间平均结合最小二乘法对初始信号进行处理获得最终大气能见度.系统采用单端移动接收采样法, 可从理论上消除光学污染误差.理论分析了该设备的测量方差及基线采样点模型, 并对系统进行加噪声模拟实验, 证明了其抗噪声能力; 最后在真实大气环境下对设备进行检验, 通过与实际数据对比证明其可靠性.
能见度 探测 最小二乘法 可变基线 抗噪声 Visibility Detection Least squares method Variable baselines Anti-noise
天津大学 光电信息技术重点实验室(教育部), 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子学研究所, 天津 300072
研制了一款小型化的激光诱导击穿光谱系统.光源采用低能量、高重频的二极管泵浦固体Nd: YAG激光器, 分析了激光重频和激光能量对光谱信号的影响.激光器工作在重频4 kHz、单脉冲能量为745 μJ、脉宽为17ns时, 得到了7条铅元素的特征谱线.与单脉冲激光诱导击穿光谱系统相比, 不仅特征谱线数量增加, 光谱的信噪比也提高了73%。简化的系统设置和低的激光能量使得激光诱导击穿光谱技术能够应用于更多领域.
光谱学 激光诱导击穿光谱 等离子体 重金属 光谱强度 Spectroscopy Laser-induced breakdown spectroscopy Plasma Heavy metal Spectral intensity
Author Affiliations
Abstract
1 College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Civil Aviation Meteorological Institute, Key Laboratory of Operation Programming and Safety Technology of Air Traffic Management, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China
The carrier envelope phase (CEP) has a direct impact on the physical properties of an isolated attosecond pulse (IAP) and many strong field processes, but it is difficult to measure in reality. Aiming at obtaining more accurate and complete characterization of CEP, we numerically investigate the annular photoelectron momentum spectra of the hydrogen atom ionized by overlapped fields of an IAP and an infrared (IR) pulse. By defining an overlapping parameter, the momentum patterns are classified and optimized for unambiguously measuring the rotation angle of a momentum pattern versus the CEP value. A series of simulations verify its robustness.
020.2649 Strong field laser physics Chinese Optics Letters
2017, 15(11): 110201
