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。

对超强飞秒激光在空气中传输形成等离子体通道进行了系统研究。空气中长等离子体通道的形成主要是由于光学克尔自聚焦效应，等离子体散焦作用和光束衍射之间达到了动态平衡，使超强飞秒激光脉冲在空气中形成数百米长甚至千米量级长度的等离子体通道。我们发展了通道的四种主要诊断方法：声学诊断、荧光探测、电阻率测量和横截面成像方法，这几种方法各有优势，可以互为补充．研究了通道同时伴随的三次谐波辐射，三次谐波具有与基频激光相似的变化规律。从应用角度出发，我们对通道内细丝进行了优化控制，对通道寿命的延长进行了研究，使通道寿命达到了微秒量级。改变激光脉冲的初始啁啾，得到了更远距离处的稳定成丝分布，和最优化的超连续光谱产生，此外，还介绍了激光诱导高压放电的应用研究。

采用单电子模型研究了圆偏振飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的谐波辐射频谱的特性.研究发现随着激光强度的增加,电子在激光场中运动的相对论效应可以导致谐波辐射,并且发现谐波辐射频谱随着激光强度的增加发生了展宽和红移.电子与强激光脉冲相互作用,电子除了在激光场的作用下做横向振荡运动之外,激光脉冲的纵向有质动力对电子还有推动作用,这是产生谐波频谱红移的原因,而谐波辐射频谱展宽是由电子纵向速度的变化引起的.分析激光场中电子在不同方向的辐射频谱表明:随着谐波阶数的升高,红移在有规律地变大;在θ＝3π/4方向上电子频谱的红移比θ＝π/2方向上更明显.

对超短超强激光脉冲(45 fs,6×1017 W/cm2)与光致电离氦气形成的欠稠密等离子体相互作用中的二次谐波辐射进行了实验研究.测量了多种打靶强度的飞秒激光脉冲与不同气体密度氦气相互作用的二次谐波光谱,得到在欠稠密等离子体中二次谐波辐射与打靶激光能量的关系,分析了产生二次谐波辐射产生的物理机制,在考虑了强短脉冲激光电离气体产生的等离子体径向电子密度梯度因素,基于非线性作用过程的理论预期曲线与实验结果较好地吻合.

研究发现,在超强激光作用下电子运动的相对论效应可导致高农谐波辐射。采用单电子模型计算分析了不同偏振激光作用下的高次谐波发射,表明圆偏振激光较线偏振激光更有利于高次谐波产生。

本文从实验上,用窄频带和宽频带激光,在无预脉冲和有预脉冲两种情况下,辐照平面Al靶.在垂直入射激光方向观察到高光谱分辨(～0.2?)和空间分辨(～2μm)的二次谐波空间分辨谱.通过分析各种现象,基本上证明了在垂直入射激光方向的二次谐波辐射是由激光与等离子体细丝相互作用所引起的,而不是由平面波与等离子体相互作用引起的,理论和实验基本一致.

本文对激光等离子体细丝的线性转换理论作了研究.通过对激光等离子体二次谐波的能量通量的计算发现,二次谐波的平面波理论关于在垂直密度梯度方向没有二次谐波辐射的结论与实验结果不符.在此基础上,我们提出了等离子体细丝的二次谱波线性转换理论,在垂直密度梯度方向有较强的二次谐波发射,这与实验结果较为一致.