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被共转双色圆偏振激光场辐照
摘要： 通过数值求解含时薛定谔方程，研究了共转双色圆偏振激光脉冲中H2+的高次谐波产生过程。与原子靶相比，H2+的谐波强度显著增强。此外，当基频与第二频率的电场振幅比约为1:2.3时，H2+的谐波强度达到最大值。通过分析含时波包的演化过程，谐波强度的增强可能源于电离电子与母离子再碰撞概率的增加。此外，还探究了谐波强度对H2+核间距和分子取向角的依赖关系。研究发现特定谐波阶次的椭圆率随分子取向角变化，这为产生可控偏振的极紫外相干光脉冲提供了可能。
关键词： 含时薛定谔方程，H2+分子，谐波强度，对齐角，极紫外相干光脉冲，可控偏振，共转双色圆偏振激光场，核间距，高次谐波产生
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 基于动态对称性破缺光谱学的电偶极手性高次谐波产生灵敏度研究
摘要： 手性是自然界中广泛存在的一种基本不对称特性[1]。当一个系统与其镜像（即具有相反手性的对应物）不同时，该系统就具有手性，例如圆偏振光或手性分子。这类系统的独特之处在于，在与其他手性物体相互作用之前，其性质完全独立于手性特征。例如，对应手性分子对线偏振光的吸收截面相同，但对圆偏振光的吸收不同，从而产生圆二色性（CD）[1]。传统上通过测量介质对椭圆偏振光响应的手性光学技术来分析手性。然而这类技术依赖于磁偶极或更高阶电矩跃迁，因为电偶极相互作用在各向同性介质中平均为零（在偶极近似中圆偏振光的螺旋螺距可忽略）[1]。因此标准手性光学方法产生的信号非常微弱，尤其在气相中更为明显。 近年来发展的几种基于电偶极的开创性方法产生了更强的手性信号，包括光电子圆二色性[1-4]、库仑爆炸成像[5]和微波三波混频[6]。值得注意的是，高次谐波产生（HHG）被证实具有手性敏感性，能产生相对较强的（高达10%）飞秒级分辨手性信号[7,8]。不过HHG中的手性信号仍基于磁偶极相互作用（与标准技术相同），其信号较强仅源于该过程的非微扰特性。将HHG扩展为产生电偶极手性响应，将为光学探索超快手性及弱手性系统开辟诸多可能。 本文提出并理论探究了一种全新基于HHG的电偶极手性光学方法。该方法通过双色非共线HHG实现，其光束参数基于群论对称性考量被设计为具有反射或反演动态对称性（DS）[9]。该方案导致各向同性非手性介质中禁止的谐波选择定则，在手性介质中因缺乏反射和反演对称性而被打破。因此只有当介质具有手性时才会发射"禁戒"谐波，且其强度与对映体过量值（ee）相关，提供单次测量无背景信号。 我们解析推导了产生电偶极手性响应的普适条件，并通过数值模拟验证了多种可行构型[10]。例如基于DS群论考量[9]，图1(a)所示的双色非共线手性HHG方案——两束强度相当的非共线双色（载波频率比3:5）、反向旋转椭圆偏振光束以2α相对夹角传播——会产生电偶极基"禁戒谐波"信号。当该场作用于非手性介质（如无取向的手性分子外消旋混合物）时，动态反演对称性选择定则（泵浦场在DS变换：(cid:1870)?→-(cid:1870)?, t→t+T/2下不变）[9]禁止偶次谐波发射。但当作用于手性介质时，所有偏振态均会发射偶次谐波且电偶极响应不会平均为零[10]。这是因为介质破坏了泵浦场的反演DS，使得偶次谐波强度与ee相关，而奇次谐波具有手性无关特性可作为参照（见图1(c)）。该方案产生的手性/非手性信号几乎无背景，在手性介质相对于非手性介质的归一化谐波响应中最高可达97%（图1(d)）。
关键词： 电偶极、动态对称性破缺光谱学、手性、高次谐波产生
更新于2025-09-11 14:15:04
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双色激光场中原子奇偶高次谐波产生过程中量子轨道的作用
摘要： 我们通过数值和解析方法研究了双色激光场中原子的高次谐波产生现象。随着二次谐波场的微弱增强，在某些能量区域计算得到的奇次与偶次高次谐波谱呈现出显著差异。分析表明，相邻量子轨道间的干涉效应是该现象的重要成因。特别地，我们通过轨迹分辨方法证明：在较宽的高次谐波能量范围内，可有效调控奇次或偶次谐波的发射。该研究为产生以偶次谐波为主导的阿秒脉冲提供了潜在途径。
关键词： 奇偶谐波、双色激光场、阿秒脉冲、量子轨道、高次谐波产生
更新于2025-09-11 14:15:04
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[IEEE 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用结构化等离子体实现高次谐波产生中的准相位匹配
摘要： 高次谐波产生（HHG）是阿秒科学中的重要过程。然而其效率仅能达到入射功率转化为单次谐波的10^-5以下。相位匹配虽能提高效率，但仅适用于低电离率情况。此外，激光等离子体产生的高次谐波在提升转换响应方面展现出某些优势，例如共振增强谐波的出现，或在含碳/纳米粒子的等离子体中高效产生。但激光等离子体本身具有高度电离特性，这阻碍了与这些光源实现任何相位匹配方案。准相位匹配（QPM）可规避这一困境——当谐波产生相位失配时，转换过程受到抑制，从而使谐波强度随相互作用距离呈二次方增长。实验上可通过在聚焦驱动光束几何结构中采用结构化转换介质实现QPM。本文展示了如何利用激光等离子体实现该方案。虽然使用结构化等离子体实现QPM并非新概念[1]，但先前研究既未针对最大效率优化QPM，也未对谐波谱不同区域进行调控。
关键词： 激光产生的等离子体、准相位匹配、阿秒科学、高次谐波产生
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年IEEE欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基于半导体光放大器的Mamyshev振荡器中方波脉冲与谐波超短脉冲的产生
摘要： 调制不稳定性导致均匀时空态或波包的对称性破缺，并在多种物理介质中形成稳定图案。近期，激光物理学利用该现象，基于Mamyshev振荡器中自相位调制效应的应用取得了显著进展[1-3]。该振荡器通过光谱滤波器和增益设计来补偿滤波损耗。通过失配光谱滤波器偏移量，整个腔体作为功率依赖型透射元件工作，抑制连续波激光并促进超短脉冲的形成。近年来，半导体光放大器（SOA）作为光纤激光器增益介质的应用因其通信、全光方波时钟、测距和光学传感等潜在用途引发了新一轮研究热潮。本研究开发了基于SOA的Mamyshev振荡器，可在1550nm波长产生方波脉冲并实现高次谐波生成。
关键词： 高次谐波产生、马米舍夫振荡器、半导体光放大器、方波脉冲、调制不稳定性
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过双圆极化激光场中的分子取向控制高次谐波产生的偏振
摘要： 研究了由反向旋转双色ω/3ω圆偏振激光场驱动的H2+中高次谐波产生的偏振特性。椭圆偏振谐波通过椭圆率和旋转角进行表征，其中后者通过优化定义扩展至[?π/2, π/2]范围。我们发现存在一个临界对齐角度，在该角度下高能谐波的椭圆率几乎相同，因此可合成具有高度偏振的阿秒脉冲串。此外，研究发现旋转角始终与对齐角相差90°并伴有微小偏移。据此提出通过分子对齐角度控制谐波偏振态的方案。
关键词： 分子排列、阿秒脉冲、高次谐波产生、偏振、双圆极化激光场
更新于2025-09-11 14:15:04
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双色圆偏振激光场中谐波产生的螺旋度与阿秒偏振
摘要： 我们理论研究了双色反向旋转圆偏振激光场驱动下氦原子的高次谐波产生（HHG）。通过改变两个驱动激光场的强度比，可以调控高次谐波的光谱手性。当总激光强度保持不变时，随着强度比增大，光谱手性会在两个驱动场强度比较大时从正值转变为负值；而当总激光强度变化时，光谱手性的符号可在较小强度比处由正转负。此时通过调节两个驱动激光场的强度比，可有效控制谐波谱的螺旋度及产生的阿秒脉冲的偏振态。随着驱动激光场强度比和总能量的增加，左旋或右旋圆偏振谐波的相对强度会得到增强，相应地阿秒脉冲可从椭圆偏振演化为近线性偏振。
关键词： 光谱手性、阿秒偏振、高次谐波产生、双色圆偏振激光场
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 极紫外圆二色性的干涉仪阿秒锁定测量
摘要： 探究光与物质相互作用的矢量特性需要对光的偏振态进行精确控制。极紫外（XUV）阿秒脉冲的产生为手性现象测量开辟了新途径。近期研究展示了基于高次谐波产生（HHG）过程调控的XUV波段偏振控制新方法[1-4]。然而该领域有限的偏振调控能力阻碍了需要偏振调制的弱矢量信号先进测量方案发展。我们[5]建立的XUV锁相检测方案通过动态控制XUV光偏振态，实现了对极弱手性信号的提取与放大。该方案采用时域方法调控偏振态，可通过原位测量表征偏振状态（见图1a,d,e）。这种类比可见光双折射晶体的方法，基于两个相位锁定的正交偏振XUV独立光源共线叠加，并以亚周期精度控制其相对延迟（见图1b）。通过调控两束线偏振光源的相对夹角θ（见图1c），我们实现了钴样品XUV磁圆二色性的锁相检测，将微弱振幅变化转化为相位调制。该方法有望将矢量测量范围显著拓展至阿秒与纳米前沿领域。
关键词： 阿秒脉冲、偏振控制、高次谐波产生、极紫外、手性信号、XUV磁圆二色性、XUV锁相检测
更新于2025-09-11 14:15:04
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少周期激光脉冲激发介质中的非马尔可夫纯退相位效应
摘要： 我们发展了固体在超短激光脉冲作用下纯退相干的超越常用马尔可夫近似的理论。该方法考虑了浴能谱的有限截止能量，适用于多粒子与声子环境。通过采用含时哈特里-?？朔匠探惺的Ｄ?，我们研究了不同退相干模型对激发概率与高次谐波产生的描述。结果表明：含时退相干率能实现瞬时强退相干效应，既成功复现了高次谐波谱的主要特征，又避免了马尔可夫近似常见的脉冲后载流子数高估问题。
关键词： 纯退相位、含时Hartree-Fock方法、非马尔可夫过程、超短激光脉冲、高次谐波产生
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 基于动态对称性破缺高次谐波光谱学的环电流全光无背景探测
摘要： 受激原子和分子可承载在微观介质中循环的持久电流。从量子力学视角看，这些电流可理解为包含束缚态叠加态的相干波包随时间振荡[1-3]。当波包具有非零角动量期望值时，介质中就会形成环电流。例如被激发至磁量子数m非零的2p态氢原子（如通过与圆偏振光相互作用）会携带稳态环电流[2]。更复杂的体系也能产生持续环电流，如氙原子中的自旋轨道波包[4]或大分子中的多电子波包[1]。该现象普遍存在于任何量子系统中，其特殊意义在于发生在电子运动的自然时间尺度——阿秒至飞秒量级。因此理解环电流对纳米尺度超快过程（包括化学键形成、拓扑?；け砻娴缌鱗5]）的操控，以及强阿秒级磁场产生[1,6]具有基础重要性。但环电流极难检测，时分辨检测尤为困难。直到最近才通过抽运-探测角分辨光电子能谱测量直接实验解析了氩原子中的环电流[3]。本文提出并理论探索一种基于高次谐波产生(HHG)的全光学技术，用于原子、分子和固体中环电流的超快时分辨检测。该技术通过双色(ω-2ω)双椭圆激光脉冲与微观介质相互作用产生高次谐波光子。研究表明载流介质发射的谐波光谱与非载流介质存在差异。我们运用动态对称性(DS)原理[7]推导出谐波椭圆率最大（无背景）信号的产生条件——当抽运光束为交叉线偏振时[8]。此构型下双色激光场呈现动态反射对称性导致线偏振谐波选择定则[7]；但当介质载流时该选择定则被破坏，因为环电流不具有反射对称性（类似手性系统[9]，但该电流可用二维描述）。因此载流介质发射椭圆偏振谐波，其椭圆率与系统中电流强度及方向相关。我们通过氖稀有气体原子、排列与非排列芳香分子（苯和呋喃）的抽运-探测HHG计算进行数值验证，采用非相互作用电子量子模型和含时密度泛函理论计算。本工作可用于载流过程（化学反应、拓扑电流等）的超快光谱研究，并为环电流的操控提供途径，为实现桌面全光学检测奠定基础。
关键词： 高次谐波产生、超快光谱学、环电流、动态对称性破缺
更新于2025-09-11 14:15:04