《瞬態光場在亞周期尺度的操控研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由王丁擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：瞬態光場在亞周期尺度的操控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王丁
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超快光脈衝的產生促進了物理、化學、信息等基礎領域的交叉研究。近年來，隨著周期量級強雷射脈衝的產生，人們不僅可以從原子水平上研究和控制化學反應，而且正將這種研究和操控延伸到原子內部的電子動力學過程，從更根本層次上豐富人們對自然本質的認識和利用。這一趨勢的進一步發展需要在亞周期的時間尺度上靈活操控瞬態光電場來有效驅動原子、分子和團簇等微觀系統中的電子行為，研究微觀體系中諧波輻射和多電子相關等重要課題。本項目從這一研究需求出發，旨在建立一套有效合成和操控亞周期尺度內瞬態光場波形的理論和方法，解決多個倍頻程的高能量相干超連續譜產生、寬頻色散補償與相位鎖定等關鍵實驗問題；在此基礎上發展一種合成波形可控的瞬態光場的新途徑，並對光場相關參數進行測量和表征，研究這種極端光場的時空新特性，同時通過數值模擬探索其與物質相互作用而產生的新現象、新機理，為瞬態光場的合成提供依據，從而推動相關領域的發展。
結題摘要
近年來，隨著周期量級強雷射脈衝的產生與套用研究，人們不僅可以從原子水平上研究和控制物質，而且可以操控原子內部的電子動力學過程。進一步的發展對超快強雷射技術提出了更高的要求，如更大的單脈衝能量、更寬廣的光譜、更高的脈衝對比度以及相干光場的合成等。本項目瞬態光場在亞周期尺度的操控研究正是在這一背景下開展的。本研究中，我們首先研究了多個倍頻程的高能量寬頻超連續譜的產生。為此研究設計了基於脈衝分割的脈衝壓縮方案，大大提高了周期量級超快脈衝的能量；同時設計並搭建了多台光參量放大器，光譜可調諧範圍覆蓋從近紅外到中紅外範圍，為相干光場的合成提供了足夠的波段。進一步，研究了脈衝光場的相干合成，將窄光譜的脈衝耦合到充惰性氣體空心光纖中，經過長距離的非線性傳輸得到超連續譜，覆蓋了普通玻璃材料的正常與反常色散區，然後將這兩個色散區的光譜分開後分別壓縮再進行相干合成，可以實現亞周期尺度的光場操控。此外，研究了雷射脈衝與物質的相互作用，著重探索了利用光脈衝與預排列分子氣體相互作用實現雷射脈衝光譜調諧與展寬的特性，為相干光場的合成提供新的解決方案。在脈衝對比度的提高方面，提出了利用光參量放大器級聯倍頻晶體、受激Raman頻移和基於交叉偏振波產生等方案提高對比度的方法。本課題以中國科學院上海光學精密機械研究所強場雷射物理國家重點實驗室為承擔單位，堅持實驗與理論緊密結合、充分利用現有資源與經費，著重瞄準國際前沿問題進行創新性的研究。經過研究團隊成員不懈努力，在上述研究方面取得了多項研究成果，完成了計畫任務。課題自立項以來，共發表SCI論文20餘篇（均已致謝本項目基金），其中在Phys. Rev. A、Opt. Express、J. Opt. Soc. Am. B、Appl. Phys. B等本領域中較有影響力的期刊上發表SCI論文近10篇。新申請發明專利1項，培養研究生3名（1名已獲碩士學位）。總體說來，本項目進展順利，完成了原定研究內容，並達到了預期研究目標。
