强激光与粒子束
2023, 35(1): 012002
北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室，北京 100871
飞秒强激光与物质相互作用后辐射出的高次谐波，具有单光子能量高、脉冲持续时间短、时空相干性好等特性，可以作为实验室台式化超快真空紫外和软X射线波段光源，同时高次谐波也可用于产生阿秒脉冲。这些先进光源的产生，极大地丰富了人类物质科学的研究手段。结合本课题组的高次谐波研究进展，介绍了气体高次谐波和固体高次谐波的产生原理、优化及应用。
原子与分子物理学 强场物理 高次谐波产生 阿秒脉冲 超快动力学 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300001
北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871
综述了强激光场作用下原子的光电离动力学最新进展,着重分析了非绝热隧道电离中的隧穿出口光电子动量分布,得到分子坐标系中隧道电子角分布,实现分子内层轨道成像;采用电场矢量同向旋转的双色(400 nm+800 nm)圆偏振激光实现双指针阿秒钟干涉技术,该技术可以测量光电子波包的相位和振幅;基于具有较大自旋-轨道耦合效应的原子(氙原子),通过圆偏振激光中的多光子电离过程,可产生具有高自旋极化度的光电子。最后对目前超快强场物理的研究前景和发展趋势进行简单的介绍。
非线性光学 超快激光 强场物理 非绝热隧道电离 阿秒钟 电子自旋极化
利用改进的强场近似方法,结合时间窗函数,分析了氢原子在强场阈上电离过程中的电子波包(EWP)干涉对光电子能谱及二维(2D)动量谱的影响,发现光电子能谱及2D动量谱的一般特征是由周期内干涉和周期间干涉的共同作用引起的,2D动量谱中的扇形结构是由长程库仑势与周期内干涉作用引起的。利用含时薛定谔方程(TDSE)的数值解分析了多周期脉冲电离过程中周期内干涉被抑制的原因,发现当Keldysh参数接近1时,2D动量谱中出现了特殊的条纹结构,研究结果表明长程库仑势对该条纹的形成有重要的影响。
原子与分子物理学 强场物理 阈上电离 电子波包干涉 二维动量谱 光电子能谱 激光与光电子学进展
2019, 56(8): 080201
1 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
2 中国科学院大学, 北京100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
近年来，超强、超短、超快自由电子激光新技术在世界得到前所未有的发展，已成为探索光与物质相互作用的全新工具。在原子分子领域，短波自由电子激光的应用主要体现在多光子非线性和超快电子原子分子的反应动力学及控制等领域。从简单He 原子到复杂化学生物分子、外壳层到内壳层、单光子到多光子、单脉冲到时间分辨的抽运探测、深紫外到硬X 射线，能量谱到有时间分辨的动量谱，实验取得了一系列重大突破，让人们在飞秒时间尺度和原子空间尺度下探索操纵量子规律成为可能。本文系统介绍了本领域的最新实验进展，通过几个代表性研究成果，展示短波自由电子激光在电子、原子、分子量子特性研究中的重要突破。
激光技术 自由电子激光 原子分子与光物理 强场物理 激光与光电子学进展
2016, 53(1): 010002
西班牙光子科学研究所, 巴塞罗那 08860, 西班牙
介绍了长波长光源的发展以及其在非线性光学以及强场物理方面的应用。长波长光源的产生以各种方式推动了强场和阿秒物理学的发展：在隧穿机制下光电离的研究，用于X射线成像的飞秒量级KeV辐射源的产生。考虑到这些前景，如何产生高能量、长波长以及周期量级的光源是一件非常有挑战性的工作。在过去几年，一直致力于产生和发展波长在2~3 μm、载波相位稳定，周期量级的强光源，其重复频率从几千赫兹到百千赫兹。重点介绍这些光源的发展，以及脉冲相关测量的方法。此外，以某一种光源作为例子来介绍其在多倍频超连续谱的产生，分子的电离动力学以及阿秒光源生产等方面的应用。
长波长光源 强场物理学 阿秒光源 long wavelength light sources strong field physics attosecond pulseJens Biegert
20世纪80年代中期发展起来的啁啾脉冲放大(CPA)技术与先进的高功率激光技术及优良的激光增益介质相结合把激光峰值输出功率提高了几个数量级,出现了输出拍瓦级(1015 W)皮秒(10-12 s)和飞秒(10-15 s) 脉冲的固体激光装置,聚焦峰值功率密度达到1020～1022 W/cm2。激光与物质相互作用的物理过程中,激光功率密度起主导作用,不同光强对应不同的物理学领域。如此高的激光功率密度能够在实验室中产生前所未有的极端物态条件,即超强电场、超强磁场和超高压强等,从而开创了崭新的强场物理领域,推动了相关学科的交叉融合,形成了多个前沿研究方向,如粒子加速、强辐射源、先进光源、阿秒物理、快点火聚变、超热物质、激光核物理、超快过程诊断、激光天体物理、非线性量子电动力学(QED)等,在材料科学、生命科学和医学等领域中也极具应用价值。
超强激光 啁啾脉冲放大 光参量啁啾脉冲放大 强场物理 前沿科学
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
自从激光器诞生以来.它在原子和分子水平的激光-物质相互作用以及束缚电子的非线性光学研究中一直非常有效。在激光诞生的初期,它与电子伏和化学键的物理学有关。但在过去十年中,我们已看到产生高强度光的能力剧增,它较过去可能达到的水平高5、6个数量级。在这样的强度处,粒子、电子和质子通过与强激光场的相互作用,具有兆电子伏范围的动能。这为激光开辟了一个新时代——甚至与核物理结合的非线性相对论光学的时代。我们提出一条在未来十年中达到1026-1028W/cm2极高强度水平的途径,利用即将建成的兆焦耳激光装置,大大超过现在和不久将来的1023W/cm2强度范围。此种极高强度的激光器可将粒子加速至太电子伏和拍电子伏的高能前沿,有可能成为包括粒子物理、重力物理、非线性理论、超高压物理、天体物理和宇宙学在内的基本物理学的研究工具。
泽瓦-艾瓦激光器 超强场物理 应用
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
当入射激光强度较高时(～1013 W/cm2),非线性介质的五阶非线性效应巳不能忽略.前文仅考虑三阶非线性效应的影响,得到输出脉冲的非对称展宽,计算结果与实验结果基本符合.本文在前文的基础上,同时考虑三阶和五阶非线性x~(3)和x~(5)的影响,得到更好的结果.
强场物理 非线性效应
利用以三阶非线性系数为基础的平面波理论,通过直接解非线性波动方程,研究强场(～1014 W/cm2)作用下,超短脉冲(80fs)在非线性介质中传播所引起的光谱超加宽现象。在忽略色散效应的情况下,得到输出脉冲Stokes和反Stokes展宽的不对称性,并定量地解释了R.L.Fork等人的实验。
超加宽 非线性光学 强场物理
