高次諧波頻譜紅移的理論研究

《高次諧波頻譜紅移的理論研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由卞學濱擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高次諧波頻譜紅移的理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：卞學濱
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

高次諧波是強雷射與原子分子相互作用領域裡一個非常重要的研究課題，是產生阿秒超短光脈衝的重要途徑。此前有很多實驗及理論報導，隨著入射雷射場強度的增加，高次諧波頻譜會出現藍移現象。申請人首次理論預言了共振體系非絕熱高次諧波頻譜會出現紅移，隨後該現象被加拿大Ozaki實驗組所證實。申請人此前的理論模型只能定性解釋實驗現象，因此高次諧波頻譜紅移背後的深層物理機制十分值得研究。本項目擬引入長壽命共振激發態對高次諧波過程的貢獻，拓展此前廣為接受的只考慮基態和連續態的強場近似模型，建立適合共振體系高次諧波產生的四步躍遷模型。本項目將基於該四步模型，定量研究分子解離過程及高次諧波在介質中的傳輸效應對頻譜紅移的影響，以期定量解釋最近實驗上觀測到的高次諧波紅移現象，並提出能定量控制高次諧波頻譜移動的方案。本項目的實施能夠揭示電子的非絕熱動力學過程，推動高次諧波的理論和實驗研究，並可套用於超短阿秒光脈衝的產生。

結題摘要

高次諧波是目前產生阿秒相干光源的重要手段，研究對象已經從雷射與氣體相互作用拓展到雷射與固體相互作用。我們圍繞高次諧波在雷射強度增大時頻譜反常紅移的現象做了系統研究。我們的研究結果表明，高次諧波的頻譜紅移是個普遍現象，廣泛存在於雷射與氣體原子分子，電漿和固體的相互作用中。該反常紅移既存在於多光子電離區，又存在於隧穿電離區。導致高次諧波頻譜紅移的原因如下：1）原子分子及電漿系統長壽命共振激發態的影響；2）分子解離過程導致的電離幾率的不對稱；3）固體系統不同能帶的弛豫。在系統共振激發的研究上，我們的研究成果已經得到了國際同行的實驗證實（Phys. Rev. Lett. 117, 203001 (2016)）。在分子解離導致的高次諧波頻譜紅移上，我們已經與華中科技大學開展合作，在實驗上證實了我們的理論，相關結果已經投稿。高次諧波的頻譜移動記錄了原子分子內的超快動力學信息，通過我們的理論方案進行解碼，可得到系統內阿秒時間尺度的動力學信息。利用高次諧波頻譜紅移，可以通過改變驅動雷射的光強，連續調節高次諧波的光子能量，操控相干阿秒光源。在該項目的支持下，我們已經在Phys. Rev. A等期刊上發表相關科學論文6篇，在國際會議上作邀請報告兩次。