低於電離閾值高次諧波譜的理論研究

《低於電離閾值高次諧波譜的理論研究》是依託北京大學，由彭良友擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低於電離閾值高次諧波譜的理論研究
• 依託單位：北京大學
• 項目負責人：彭良友
• 項目類別：面上項目

項目摘要

高次諧波產生是強雷射與原子分子相互作用時的一種基本物理過程，是目前阿秒雷射產生的一種重要手段。過去人們往往只關心高次諧波譜的平台區和截止區，在這些區域，運用忽略庫倫勢的經典三步模型和強場近似能夠進行很好的描述。近幾年裡，人們對處於電離閾值附近以及低於電離閾值的諧波譜產生了濃厚的興趣，因為它可以作為很好的VUV光源，也可以將飛秒頻率梳拓寬到這一頻段。但是，在這一區域， 庫倫勢對諧波過程有著非常重要的影響，而三步模型和強場近似不再適用。不論作為相干光源還是作為分子結構探測，我們都需要對這一區段的諧波過程機制有充分的了解。申請人所帶領的小組在精確求解含時薛丁格方程方面有很好的積累，近年與合作者一起開發了量子蒙托卡洛方法能很好的模擬閾上電離譜。本申請將要把該方法拓展，以便能描述諧波產生過程，結合數值求解含時薛丁格方程，對電離閾值附近及以下的諧波產生的物理機制進行探討，並將研究橢偏光和雙色光調控。

結題摘要

之前很多對諧波產生的實驗和理論研究，都主要集中在平台區域，一是因為這個區域是阿秒脈衝產生以及對原子分子結構成像的主要能區，二是因為平台區的理論描述比較簡單，能夠利用基於三步模型的強場近似理論進行研究。該理論中，長程庫倫勢的作用被忽略。 2014年前後，一批新的實驗研究聚焦於電離閾值附近的諧波產生，發現了一些新的實驗現象。我們立即啟動理論上集中研究低於電離閾值的諧波輻射機制研究，並成功申請了該自然科學基金項目支持。2014-2019年近4年多以來，我們圍繞原子與雷射相互作用時的低階諧波產生開展了系統的理論研究，並且研發了相應的雙原子分子的程式，初期在電離動力學上開展了一些研究。 我們的研究發現， 在電離閾值附近的諧波區域，原子庫倫勢的影響非常大，一是通過庫倫束縛態的共振作用，二是通過庫侖勢對這些能量不高的電子的軌跡的改變。我們提出了四步模型，成功闡釋了里德堡態對該區域諧波產率的作用。進一步，我們在該區域發現了兩套諧波輻射譜。另外，我們還研究了低階諧波所反映的束縛態電子動力學。我們的系統研究引起了學術界的一定重視和重要引用，並且受邀為知名期刊J. Phys. B撰寫了專題綜述文章（Topic Review） 。我們共發表了與諧波產生和電子電離動力學相關的論文共24篇，其中第一標註的7篇，第二標註的11篇， 第三標註及其它的6篇。