高次谐波产生阿秒极紫外和X光脉冲研究新进展 (1)
拉伸分子高次谐波产生的阿秒控制
= [-
1 2
52 5 x2
+
V ( x , x0)
+
x E( t) ]Ψ( x , t) ,
(1)
这里线偏振红外激光电场的方向平行于两原子的
连线方向 ,形式如下 :
E ( t) = E0sin2 (πt/ τ) sin (ω0 t) ,
(2)
这里包络中的脉冲长度 τ为 5 个光学周期 ,ω0 是
脉冲的角频率 , E0 是电场的峰值振幅.
但是 ,这个方案当前面临着两个方面的挑战 : 一是它的谐波平台还不够宽 ,即向短波长推进的幅 度不够大 , 而是止步于 I P + 3. 2 U P 定律 ( 这里 I P 是电离势 , U P 是有质动力能) ;二是谐波的发射效 率比较低. 因此 ,人们不懈的寻求着既能显著展宽 同时又可以明显抬高高次谐波平台的新方案.
分子体系相对于原子体系而言 ,由于它增加的 自由度和自身的复杂性 ,已经成为扩展谐波平台的 新方案 ,在这样一个体系中 ,电离电子不仅可以与 自己的离子复合 ,还可以与另一离子复合 , 因此能 够突破单原子截止规则的最大极限 , 即不再受 3. 2 U P 中 3. 2 这个系数的限制. 实验上 ,意大利的一 个研究小组采用氩团簇与飞秒激光相互作用得到 的谐波谱截止位置远远地超出了利用气体氩的情 况 ,而且通过控制团簇中原子之间的尺度变化 ,得 到的谐波谱截止位置有很大差别[1 ] . 关于这方面 的理论研究也取得初步成果 ,即已经得到较大幅度 展宽的高次谐波平台 ,而且对这样一个体系中可能 存在的几种谐波辐射机制也已给出定性的分 析[2 ] . 总之 ,当前利用分子体系展宽谐波平台方案 已初见成效 ,但同时也面临着十分严峻的问题 ,即 绝大部分实验并不能观测到谐波平台的大幅度展 宽. 其原因有二 : (1) 对于处于平衡位置的分子 ,典 型的核间距仅有几个原子单位 ,与电子的振颤半径 相比可忽略 ,实际得到的谐波谱与原子情况相 似[3 ] ; (2) 扩展部分的谐波效率很低[2 ] . 幸运的是 , 当前采用泵浦2探测实验 ,第一个原因已得到很好 解决 ,即分子可以被拉伸到远远超出平衡位置的距 离 ,它的核间距与电子振颤半径的大小相当[4 ] . 而 第二个原因仍是当前人们关注的焦点问题.
高次谐波的产生与优化控制
高次谐波的产生与优化控制【摘要】：随着激光技术的不断发展,激光脉冲的宽度越来越窄。
从早期的连续光、纳秒脉冲、皮秒脉冲一直到现在的飞秒脉冲,以及近年来正在研究之中的阿秒脉冲,标志着激光与物质的相互作用正在不断地进入新的领域。
由于超快激光脉冲不仅在物理学的研究中有着重要作用(如跟踪原子的超快驰豫过程),而且在其它领域也有着非常广泛的应用(如超高速半导体设备检测,跟踪化学反应过程以及外科手术等)。
因此,超短脉冲的发展,无论对于科学研究还是应用领域,都具有非常重要的意义。
目前,阿秒脉冲的获得主要是通过高次谐波产生。
本论文围绕提高高次谐波的产生效率以及通过平台区超连续谱的产生进一步优化控制单个阿秒脉冲这两个方面展开了详细讨论。
主要包括以下几个方面:1.实验研究了高次谐波产生的相位匹配控制。
应用了操控电场可以有效改变电子的电离、加速运动和复合这一原理,在实验上通过加入一个新的弱电场,改变相互作用区域气体的电离程度,调控高次谐波产生的相位匹配气压条件,从而有效提高了单次谐波的产生效率。
此外,还证明了通过精密控制基波与谐波的强度以及激光聚焦的共焦参数,可以有效的优化控制这一相位匹配过程。
这种全光、精密、且实时可控的新型方案也可用于后期紫外光梳的优化与控制。
2.理论证明了通过调节双色激光场间的相位延时、谐波强度、脉冲宽度,以及使用恰当的强度比,可在高次谐波平台区产生波段连续可调的极紫外超连续谱,并可进行有效的实时精密控制。
再由此推得类似的基波和三次谐波构成的双色场也可有效产生平台区超连续谱,并分析了比较了这两种双色场之间的优缺点,为以后的实际应用奠定了坚实的基础。
3.理论证明了通过三色脉冲合成,可将波段连续可调的高次谐波平台区超连续谱的产生进一步提升到高频波段.实现了在产生高频单个阿秒脉冲的同时,大大提高它的能量转化效率(比截止区超连续谱的强度高约五个数量级),为单个阿秒脉冲的实际应用和优化控制提供了另一种新型有效的方法。
飞秒激光强场中高次谐波
Gas jet (Xe)
Filter
CCD
High-order harmonics (A)
产生/机制
宏观
P (1)E E (2) 2 E (n) n
E E0 cost
强
E2
(E0
cost)2
E02 2
E02 2
cos 2t
E n
(E0
cost)n
a0 2
k 1
ak
cos k
t
脉冲形状
更高效率
27th
研究/进展
2003
Science, 302, 95 (2003)
相位匹配
更高效率
k qkL kq
2 (qnL / L nq / q ) 0
研究/进展
2005 Nature, 433, 597(2005) 更短波长 Phys. Rev. A 71, 061840 (2005) 更高效率
806nm 125fs 1.3 x 10 15W/cm2 Ne
109th-7.4nm
更短波长(截止区） 更高的效率（平台区） 更短脉冲（阿秒脉冲--平台区、截止区）
研究/进展
1997 Science,278, 661(1997) 短脉冲(5fs)
更短波长
179th-4.4nm
研究/进展
2000
Nature 406, 164 (2000)
……
产生/机制
Step 1
Step 2
Step 3
三步模型简介(In strong field 0f femtosecond laser) 1. Field tunnel ionization of electron ()
Corkum, Phys. Rev. Lett. 71, 1994 (1993) Lewenstein, Phys. Rev. A 49, 2117 (1994)
第5讲高次谐波与阿秒脉冲
7.6nm 135次
1993， J.J. Macklin et al, PRL 70, P.774 Ti:S laser (第一次）125fs, 800nm Ne 7.4nm 109次
1997， Z.H. Chang et al, PRL 79,P.2967 Ti:S, 26fs, 780nm He 2.73nm 297次
超快超强激光物理学
第五讲 高次谐波及阿秒脉冲
龚旗煌 教授
北京大学物理学院现代光学研究所 人工微结构和介观物理国家重点实验室 中科院－北京大学联合超快光科学和激光物理中心
本文撰写时间仓促，有错误和不足之处，恳请批评指正。版权所有，引用请与作者联系！
第五讲、高次谐波与阿秒脉冲 一、概况 二、高次谐波产生机理 三、突破水窗极限研究 四、位相匹配实验研究 五、as脉冲测量— — 电子相关法 六、展望
1KHz, 800nm
北京大学 超快超强激光物理学
29阶
理论推 导结果
B,D 考虑 2%电离
31阶
改变气压，可以实现23 次— — 31次相位匹配
效率提高 102 - 103 达到10-4 - 10-6效率
未匹配X-ray空 北京大学 超快超强激光物理学 间发布
匹配X-ray空间 发布
H.R. Lange et al, PRL 81 (1998) 1611 利用自波导超短激光脉冲实现 “准”相位匹配 Ti:S laser, 130fs, 3mJ
1997, Ch. Spielmann et al, Science 278, P. 661 Ti:S, 5fs, 780nm He < 3nm
北京大学 超快超强激光物理学
研究方向： 1、提高转换效率新技术、新方法 典型效率10-8-10-9 2、更短波长辐射的获得 — — 水窗 (已获 得） 3、更短脉冲宽度辐射的获得 — — 阿秒脉冲
紫外-啁啾激光束驱动He原子获得阿秒脉冲
紫外-啁啾激光束驱动He原子获得阿秒脉冲冯立强;李义【摘要】为了获得X射线范围内的阿秒脉冲,采用紫外-啁啾组合激光束产生高强度谐波光谱和阿秒脉冲的方法,进行了理论分析.结果表明,当引入正向啁啾参量时,虽然谐波截止能量有微小延伸,但是谐波辐射效率明显下降;当引入负向啁啾参量时,不仅谐波截止能量得到延伸,并且谐波辐射效率比正向啁啾条件下有所增强;将一束125nm的紫外光源引入到啁啾激光下,由于共振增强电离的影响,谐波辐射效率有明显增强,在紫外-正向啁啾驱动下,不仅谐波辐射强度被增强25倍,而且谐波截止能量得到延伸,形成了一个382eV的平台区,在紫外-负向啁啾驱动下,虽然谐波截止能量没有明显变化,但是谐波辐射效率有110倍的提高,进而形成一个410eV的平台区;通过叠加组合场下的谐波,可获得一系列70as以内的单个阿秒脉冲.该研究对阿秒科学的发展是有帮助的.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2019(043)005【总页数】6页(P629-634)【关键词】激光光学;阿秒脉冲;高次谐波;紫外光源;啁啾激光【作者】冯立强;李义【作者单位】辽宁工业大学理学院,锦州 121001;辽宁工业大学理学院,锦州121001【正文语种】中文【中图分类】O562.4引言在过去几年中，阿秒量级超短光源的产生获得了飞速发展[1-2]。
高次谐波(high-order harmonic generation,HHG)作为最成功的获得单个阿秒光源的方法被广泛关注和研究[3-4]。
目前，高次谐波的产生可以由强激光场驱动原子、分子或者固体来获得。
其中，原子和分子辐射高次谐波作为产生单个阿秒脉冲的主要方法被广泛研究[5-7]。
其过程可以由半经典三步模型来描述[8]，即电离-加速-回碰过程。
随后，通过叠加谐波光谱的平台区可获得阿秒脉冲。
根据三步模型的描述，谐波光谱的截止能量在Ip+3.17×I/(4ω2)附近。
这里，Ip，I，ω分别代表体系电离能、激光强度以及激光频率。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复什么是高次谐波阿秒脉冲序列？高次谐波阿秒脉冲序列，也被称为高次谐波阿秒脉冲列或者高次谐波阿秒脉冲序列，是一种光学脉冲序列，其特点是具有高度相干的、宽频谱的超短脉冲。
它由于其特殊的光学特性，被广泛应用于光谱测量、光学频率梳、超快成像、超快化学动力学等领域。
高次谐波阿秒脉冲序列的原理是基于一种称为高次非线性光学效应的现象，该现象可将光子倍频至高次谐波，并产生微米级别以下波长尺寸的脉冲。
阿秒脉冲是一种极短的光脉冲，其时间长度处于飞秒和飞秒之间，通常是几十飞秒至几百飞秒的数量级。
一个阿秒脉冲序列是由一系列重复的阿秒脉冲构成的，这些脉冲之间的时间间隔通常是几十纳秒到几百纳秒。
高次谐波阿秒脉冲序列的产生过程是一个非常精密的过程。
首先，一个高度相干的激光被聚焦到一个高度非线性材料中，例如氩气或氙气等。
当激光与材料中的原子或分子相互作用时，将产生非线性光学效应。
这种效应会导致光子的倍频，并且在材料中形成高次谐波光谱。
接下来，产生的高次谐波光会经过一系列光学元件，如反射镜和光学延迟器等，进行调整和控制。
最后，通过一个光谱分析仪或者探测器，就可以获取到高次谐波阿秒脉冲序列的光学特性。
高次谐波阿秒脉冲序列的应用非常广泛。
首先，它可以用于光谱测量。
由于阿秒脉冲具有宽频谱特性，可以通过光谱分析获得物质的光电激发谱。
其次，阿秒脉冲序列被广泛应用于光学频率梳。
光学频率梳是一种精密的光学工具，可提供非常精确的频率标准，用于测量光的频率和时间特性。
此外，高次谐波阿秒脉冲序列还可以用于超快成像和超快化学动力学，帮助科学家们观察和研究物质的微观和快速变化。
总结起来，高次谐波阿秒脉冲序列是一种具有高度相干的、宽频谱的超短光脉冲序列。
通过一系列非线性光学过程和光学元件的处理，可以生成和控制这种脉冲序列。
由于其独特的光学特性，高次谐波阿秒脉冲序列在光谱测量、光学频率梳、超快成像和超快化学动力学等领域具有广泛的应用前景。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复题目：高次谐波阿秒脉冲序列：科学研究中的一次突破引言：随着科技的发展，人类对于光的研究越来越深入。
高次谐波阿秒脉冲序列是近年来光学研究领域的一项重要突破。
本文将逐步回答有关高次谐波阿秒脉冲序列的问题，介绍其定义、产生方式、应用领域以及前景展望。
第一部分：高次谐波阿秒脉冲序列的定义高次谐波阿秒脉冲序列是一种由阿秒脉冲引起的高次谐波信号的集合。
阿秒脉冲是一种时间极短、频率极高的光脉冲，其脉冲宽度约为10^-15秒。
高次谐波则是当阿秒脉冲与介质相互作用时，产生的频率是入射光频率的整数倍的谐波信号。
第二部分：高次谐波阿秒脉冲序列的产生方式高次谐波阿秒脉冲序列的产生方式可以通过激光与气体相互作用产生。
当高强度激光束穿过气体时，激光与气体分子相互作用，导致谐波信号的产生。
随着相互作用时间的增加，越多的高次谐波信号被产生出来，形成了一个高次谐波阿秒脉冲序列。
第三部分：高次谐波阿秒脉冲序列的应用领域1. 光谱学研究：高次谐波阿秒脉冲序列在光谱学研究中起到了重要作用。
通过谐波阿秒脉冲序列的分析，可以得到物质的光谱信息，从而研究物质的性质和结构。
2. 精密测量：高次谐波阿秒脉冲序列可以应用于精密测量领域。
通过分析高次谐波信号的相位和幅度，可以获得非常高精度的测量结果。
3. 材料加工：高次谐波阿秒脉冲序列在材料加工领域也有广泛的应用。
用高次谐波阿秒脉冲序列进行材料加工可以实现高精度和高效率的加工过程。
第四部分：高次谐波阿秒脉冲序列的前景展望高次谐波阿秒脉冲序列作为一种新光学技术，其应用前景非常广阔。
未来，可以进一步研究谐波阿秒脉冲序列的产生机理，优化序列的性能指标，提高谐波阿秒脉冲序列的稳定性和可控性。
此外，应用领域也将进一步扩展，例如在纳米技术、医疗诊断和量子计算等领域都将有更多应用。
结论：高次谐波阿秒脉冲序列作为一项突破性的科学研究成果，在光学研究领域有着重要的应用价值。
目前，高次谐波阿秒脉冲序列已经在光谱学、精密测量和材料加工等领域得到了广泛应用。
高次谐波产生euv光源
高次谐波产生euv光源
高次谐波产生EUV（极紫外）光源是利用激光和非线性光学
效应相结合的技术。
其基本原理是通过将激光束导入非线性晶体中，利用晶体的非线性光学特性，将激光的频率倍增，产生高次谐波。
具体的步骤如下：
1.选择合适的激光源：通常使用纳秒或飞秒激光器作为激光源，其激光波长通常为几百纳米。
2.选择适当的非线性晶体：通常使用β-硼酸盐晶体或KDP
（二羟基磷酸氢钾）晶体等非线性晶体作为高次谐波发生器，这些晶体具有较高的非线性系数。
3.调整激光束参数：通过调节激光脉冲的能量、时间和空间分
布等参数，使得激光束在非线性晶体中有效地产生高次谐波。
4.调整晶体的相位匹配条件：由于高次谐波发生是一个相位敏
感的过程，需要调整晶体的长度和温度等参数，使得激光波矢和高次谐波波矢满足相位匹配条件。
5.调整激光入射角度：通过调整激光束与晶体的入射角度，可
以进一步优化高次谐波的产生效率。
6.收集和分离高次谐波：利用光学元件和滤波器等装置，将产
生的高次谐波从激光束中分离出来，并对其进行收集和利用。
通过上述步骤，就可以有效地产生EUV光源，用于光刻机等
领域的应用。
这种技术具有高效、高精度和高稳定性等优点，能够在微纳米加工和材料研究等领域发挥重要作用。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复什么是高次谐波阿秒脉冲序列（High Harmonic Attosecond Pulse Train）？高次谐波阿秒脉冲序列是一种在激光与原子相互作用的过程中产生的光脉冲序列。
它的特点是脉冲时间极短（阿秒级别，1阿秒等于10^-18秒），而频率极高，通常在紫外光或X射线波段。
这种序列是通过将高能激光束聚焦在原子或分子上并进行非线性光学过程产生的。
阿秒脉冲的产生过程高次谐波阿秒脉冲序列的产生是通过非常强的激光束与原子或分子相互作用而实现的。
当被强激光束照射的原子或分子处于电离态时，它们可以吸收多个激光光子，电离结果产生自由电子和离子。
在电离之后，它们在电场的作用下再次重新结合，放出较高频率的光子。
这些光子的频率通常是原激光束频率的倍数，形成了高次谐波。
高次谐波产生的过程非常快速，通常在几个飞秒（1飞秒等于10^-15秒）到几十飞秒之内完成。
在高次谐波生成的同时，原子或分子在电场的影响下会振动，这使得产生的谐波光子具有短暂的相位调制。
这种相位调制形成了光脉冲序列，即高次谐波阿秒脉冲序列。
应用领域高次谐波阿秒脉冲序列的产生为高能量、紫外光和X射线研究提供了重要的工具。
由于阿秒脉冲时间极短，可以用于对超快过程进行测量和操控。
例如，它可以用于观察原子和分子的电子运动，了解化学反应的机理，以及探索量子力学的奇异效应。
高次谐波阿秒脉冲序列还可以用于激光加工和纳米技术。
脉冲时间的极短使得它可以在纳米尺度下进行定位和加工，用于生物医学和材料科学。
此外，阿秒脉冲序列也在医学影像领域具有潜在应用，例如用于X射线断层扫描（CT）和X射线显微镜的开发。
研究挑战与未来发展然而，高次谐波阿秒脉冲序列的生成仍然面临一些挑战。
首先，其产生过程需要非常强的激光束和较长的光程，这限制了其在实际应用中的可行性。
其次，高次谐波的效率仍然相对较低，需要进一步提高。
最后，高次谐波阿秒脉冲序列的稳定性和可重复性也需要进一步改进。
高次谐波产生阿秒极紫外和X光脉冲研究新进展
中 图 分 类 号 ： Ｏ４ ４ １ ３．２ 文献标 志码 ： Ａ
过去 １ 年 产生 和操 纵超 短脉 冲激 光技 术 的 巨大发 展为 阿秒 科学 打 下 了坚实 的基 础 ， 在 已经能 够在 可见 Ｏ 现 光 和近红 外光 波段产 生 脉宽 为几 ｆ 的 激光 脉 冲 ， ｓ 这些 脉 冲只 包 含几 个 光 周 期 的 电磁 振 荡 ， 已经接 近 由激 光振 荡周 期决 定 的极 限宽度 ［ 。利 用 ｆ 量级 的激 光 脉 冲能够 观察 到原 子 间化学 键 的 断裂 过 程 ， 是 想 要观 察 一些 １ ］ ｓ 但 基本 的原子物 理过程 中发生 的瞬 间超 快行 为 如 内壳 层 电子 的驰 豫 过程 和 光 隧 道 电离 就 需 要 脉 宽 为 ａ ｓ量级 的 光 探针 。高 功率超 短飞 秒激 光脉 冲 与气体 相作 用辐 射 出 的高次谐 波 （ ＸＵＶ 或 ｘ射线 光 子 ） 即 由于平 台区谐 波 具 有等频 率 间隔分 布等 优点 ， 为相 关 阿秒 脉 冲的研究 热 点 ］ 成 。奥地 利 维也 纳 工业 大 学 Ｋｒｕｚ小组 等研 究 ａｓ 人 员在 实验 中基 于激光 辅助 原子 的极 紫外 光 电离 和互 相 关 测 量法 首 次 产 生 了 波长 １ ｍ 脉 宽 ６ ０ａ 的 单个 ４ｎ ０ ｓ
反转 对称 性 ， 生 了包含 奇次 和偶 次 的高次 谐 波 ， 过 同步 就会 产 生 脉 冲间 隔 为单 色 场 周期 的阿 秒 脉 冲序 列 ， 产 经
并且 脉 冲序列 之 间具 有 相 同的载 波包 络相 位 。产生 相位 锁定 的 阿秒 脉 冲序列 是 由于强 二次 谐 波场改 变 了 电子 的动 力学 特性 引起 的单原 子效 应 。 图 １ 示 为在单 色 场条件 下 相位 锁定 的高 次谐 波产 生 的不 同周期 的光学 频率 梳 。单色 场产 生 的脉 冲序列 所
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复高次谐波阿秒脉冲序列是一种非常重要的光学脉冲序列，具有广泛的应用前景。
本文将从基本概念和原理开始，一步一步地介绍高次谐波阿秒脉冲序列的相关知识，包括生成方法、特征及其应用领域。
希望通过本文的阅读，读者能够对高次谐波阿秒脉冲序列有更加全面深入的了解。
首先，我们来介绍一下高次谐波阿秒脉冲序列的基本概念和原理。
高次谐波阿秒脉冲序列是指在激光脉冲中，通过高次谐波生成技术产生的频率是原始激光的倍数，并且脉冲宽度在阿秒量级（即10^-18秒）的一种脉冲序列。
高次谐波阿秒脉冲序列的生成方法有多种，其中比较常用的是通过飞秒激光与非线性介质相互作用实现。
具体步骤如下：首先，利用飞秒激光器产生高能量、短脉冲宽度的激光脉冲；然后，将这个激光脉冲经过非线性介质，例如氮气、氩气等，通过非线性效应实现高次谐波的产生；最后，经过频率选择性元件的选择和调整，可以得到所需的高次谐波阿秒脉冲序列。
高次谐波阿秒脉冲序列具有一些独特的特征。
首先，脉冲宽度非常短，通常可以达到阿秒级别，这使得它在超快光学领域有着广泛的应用。
其次，频率是原始激光频率的倍数，可以在可见光到软X射线的范围内选择。
此外，由于高次谐波阿秒脉冲序列的相位是锁定的，因此可以实现相位匹配，提高脉冲峰值功率。
高次谐波阿秒脉冲序列的应用领域非常广泛。
首先，在材料科学领域，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于研究材料的光电子动力学过程，帮助人们更深入地了解材料的结构和性质。
其次，在生物医学领域，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于显微成像，帮助人们观察细胞和组织的动态过程。
此外，在化学反应动力学研究、光谱学研究以及量子力学等领域，高次谐波阿秒脉冲序列也发挥着重要作用。
总结起来，高次谐波阿秒脉冲序列是一种具有重要应用前景的光学脉冲序列。
通过飞秒激光与非线性介质相互作用，并经过一系列的调整和选择，可以实现高次谐波阿秒脉冲序列的生成。
这种脉冲序列具有短脉冲宽度、频率可调和相位锁定等特点，被广泛应用于材料科学、生物医学、化学反应动力学等领域。
高次谐波阿秒脉冲序列
高次谐波阿秒脉冲序列在当今的光学领域，高次谐波阿秒脉冲序列是一种备受关注的现象。
高次谐波阿秒脉冲序列指的是在超短时间内，产生连续的高次谐波脉冲。
本文将介绍高次谐波阿秒脉冲序列的基本理论和应用，并探讨其在光学科学和技术中的潜在价值。
1. 高次谐波阿秒脉冲序列的基本理论在了解高次谐波阿秒脉冲序列之前，我们首先需要了解高次谐波和阿秒脉冲的概念。
1.1 高次谐波高次谐波是指当一个原子或分子受到极短的光脉冲激发时，会产生高能级到低能级的跃迁，从而产生整数倍于激光频率的谐波。
高次谐波现象是非线性光学效应的一种，其频率通常处于紫外光或软X射线范围。
1.2 阿秒脉冲阿秒脉冲是一种极短的光脉冲，其时间尺度在飞秒的基础上进一步缩短至阿秒级别。
阿秒脉冲的产生和调控是近年来光学研究的热点之一，具有重要的科学研究和应用价值。
1.3 高次谐波阿秒脉冲序列是指在超短时间内，通过连续激光脉冲作用下，产生的连续高次谐波脉冲。
这种序列通常具有非常高的光谱宽度和相干性，可以用来研究原子和分子的动力学过程，以及实现超快速光学应用。
2. 高次谐波阿秒脉冲序列的应用高次谐波阿秒脉冲序列在光学科学和技术中具有广泛的应用前景。
以下将介绍几个典型的应用案例。
2.1 光谱学研究高次谐波阿秒脉冲序列具有极宽的光谱宽度，可以用于光谱学研究。
通过分析高次谐波的谐波光谱，可以得到光子能级分布的信息，从而揭示物质的结构和性质。
2.2 超快速光学成像高次谐波阿秒脉冲序列具有非常高的时间分辨率，可以用于实现超快速光学成像。
通过控制高次谐波的相位和时间延迟，可以实现对物体进行高分辨率的拍摄和观测，从而在超快速动态过程中揭示微观世界的奥秘。
2.3 单分子光谱学高次谐波阿秒脉冲序列在单分子光谱学中也有着重要的应用。
通过激发分子发生高次谐波过程，可以获得分子的振动和旋转信息，从而研究分子的结构、动力学和相互作用。
3. 高次谐波阿秒脉冲序列的研究进展及挑战目前，高次谐波阿秒脉冲序列的研究已取得了重要的进展，但仍存在一些挑战。
基于阿秒极短脉冲的超快吸收光谱研究
摘要摘要本文围绕阿秒脉冲的产生、测量和应用展开研究。
首先，分析了高次谐波产生的三步模型理论，并以此为基础，研究了高次谐波的转化效率与激光椭偏率的关系。
结论证明随着激光椭偏率的增大高次谐波的转化效率会迅速降低，当椭偏率为0.1时，高次谐波的转化效率会降低50%以上。
因此，人们提出了通过控制激光的椭偏率从高次谐波中选出单个阿秒脉冲的各种选通门技术。
本文对偏振选通门、双光学选通门和广义双光学选通门进行了详细分析，相比于偏振选通门，双光学选通门对激光的脉宽要求没有那么严格，脉宽10 fs左右的近红外飞秒脉冲即可用于实验，这个要求也与大部分商用飞秒激光器的输出脉宽相匹配；相比于广义双光学选通门，双光学选通门的实验装置简单，仅由两个波片和一块BBO晶体组成而且光路调试也比较简单。
根据实验室条件，我们选择了双光学选通门。
其次，研究了用于测量阿秒脉冲的阿秒条纹相机技术，该技术通过阿秒脉冲电离的光电子在飞秒脉冲作用下的动量谱(FROG CRAB)来测量阿秒脉冲。
光电子动量谱的采集装置为“磁瓶”式TOF，与普通的TOF 相比，“磁瓶”式TOF对光电子的采集角度更大能量分辨率更高。
常用的FROG CRAB 的迭代算法有PCGPA算法和LSGPA算法，PCGPA算法在飞秒脉冲的测量中应用较多，但应用到阿秒领域时会有许多缺点(如需要对光电子的动量谱进行插值，门脉冲要具有周期性边界条件)，而LSGPA算法没有这些限制。
本文对这两种方法做了较为详细的分析。
本文取得的成果主要有以下几点：1、在测量阿秒脉冲的过程中需要对飞秒脉冲和阿秒脉冲之间的时间延迟进行精确控制，为此我们建立了实验装置，基于LabVIEW语言，设计了循环反馈控制系统，实现了时间延迟的精确控制，控制误差可以稳定在20 as左右。
2、设计了阿秒条纹相机对阿秒脉冲进行测量的实验方案，编制了阿秒光电子动量谱仿真软件，其仿真结果为阿秒脉冲产生系统参数的设定与优化提供了重要的参考依据。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复"高次谐波阿秒脉冲序列"是一种复杂的科学领域的研究课题，其中涉及到一系列的概念与理论。
本文将从基本概念出发，一步一步回答有关该主题的问题，帮助读者更好地理解和掌握这一领域。
首先，让我们来了解一下基本概念。
什么是高次谐波阿秒脉冲序列？高次谐波指的是光脉冲的频率是基频的整数倍，而阿秒脉冲则是指脉冲的宽度非常短，通常在阿秒量级（1阿秒=10^-18秒）以下。
而脉冲序列则是由一系列的脉冲组成的。
接下来，我们来探讨一下为什么高次谐波阿秒脉冲序列受到研究的关注。
高次谐波阿秒脉冲序列在物理、化学和生物等领域有着广泛的应用。
首先，它们可以用于研究基本粒子的量子力学行为和物质的宏观特性。
其次，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于在纳米尺度上进行定位和成像，对生物分子和材料表面进行高分辨率的观察和测量。
此外，它们还可以用于激光加工和光通信等领域。
接下来，我们将探讨高次谐波阿秒脉冲序列的生成原理。
一种常用的生成方法是通过光学中的非线性效应来实现。
当一个强激光束通过非线性介质时，会发生频率倍增的现象，即产生高次谐波。
同时，通过使用超快激光脉冲，可以实现阿秒级别的脉冲宽度。
将这两种技术结合起来，就可以实现高次谐波阿秒脉冲序列的生成。
然后，我们将讨论高次谐波阿秒脉冲序列的特性和应用。
高次谐波阿秒脉冲序列具有许多独特的特性，例如宽带、相干性和高功率密度等。
这些特性使其在很多领域具有重要的应用价值。
例如，在材料科学中，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于研究材料的光学特性、动力学过程和相变行为。
在生物医学领域，它们可以用于高分辨率的显微成像和手术治疗。
最后，我们将讨论高次谐波阿秒脉冲序列的研究前景和挑战。
随着科学技术的不断发展，高次谐波阿秒脉冲序列的研究将会取得更大的突破。
目前，研究人员正在努力提高高次谐波的转化效率和稳定性，以及进一步拓宽应用领域。
然而，高次谐波阿秒脉冲序列的产生和应用仍然面临许多挑战，例如能量损耗、相位失真和光学器件的限制等。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复高次谐波阿秒脉冲序列是一种在激光物理和光谱学领域中广泛应用的高能量激光脉冲序列。
它具有独特的谐波频率和阿秒级的时间尺度，这使得该脉冲序列可以用于多种领域的研究和应用。
首先，我们需要了解什么是高次谐波。
在激光物理中，高次谐波指的是将激光束通过非线性光学晶体或气体介质时，产生的一个整数倍于初始激光频率的频率成分。
例如，如果初始激光的频率为f，那么它的第n次高次谐波的频率将是nf。
接下来，阿秒脉冲是什么呢？阿秒脉冲是极短的光脉冲，每个脉冲的持续时间只有阿秒级别（1阿秒等于10的负18次方秒）。
由于它的极短脉冲宽度，阿秒脉冲在超快光学和超高时间分辨率的研究中起到了重要作用。
将高次谐波和阿秒脉冲结合起来，我们得到了高次谐波阿秒脉冲序列。
这个序列由一系列阿秒脉冲组成，每个脉冲的频率是初始激光频率的n倍，其中n为整数。
这些脉冲按照一定的时间间隔依次发生，形成了一个序列。
高次谐波阿秒脉冲序列在光谱学和超快动力学研究中有广泛的应用。
首先，它可以用于实现超高时间分辨率的测量。
由于阿秒脉冲的时间尺度非常短，通过测量整个脉冲序列中各个脉冲事件的时序，可以实现对超快过程的高分辨率观测。
例如，研究分子振动和电子动力学过程，观察分子内部构型的演化等。
其次，高次谐波阿秒脉冲序列还可以用于产生连续的、宽谱的超连续光谱。
这些超连续光谱具有宽带宽和高光强度的特点，可以用于光谱学研究中的多种应用，如多光子共振光谱、光学频谱扫描等。
此外，高次谐波阿秒脉冲序列在材料加工和光学成像领域也有重要的应用。
由于其高能量和高光强度特点，它可以实现高效的材料加工，如微细结构制备、高精度光刻等。
同时，利用高次谐波阿秒脉冲序列的物理性质，可以实现超分辨率的光学成像，应用于生物医学领域的细胞观察和显微成像。
最后，需要指出的是，高次谐波阿秒脉冲序列的产生是一个非常复杂的过程，需要利用高功率和高重复频率的激光脉冲，并通过非线性光学效应进行相应的频率倍增和脉冲压缩。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复高次谐波阿秒脉冲序列(High Harmonic Attosecond Pulse Train，简称HHAPT) 是一种在超快光学领域中具有重要应用的技术。
它可以产生连续的阿秒脉冲序列，并且具有极高的时间分辨率和频率分辨率，因此在材料科学、生物医学、量子光学等领域都具有广泛的应用前景。
首先，我们来了解一下什么是高次谐波。
在非线性光学中，高次谐波是指当激光束经过某种非线性介质时，产生的频率是原始激光束频率的整数倍。
其非线性介质基于光在介质中相互作用的光与物质的非线性响应产生。
高次谐波频率通常位于紫外或软X射线波段，具有极短的光周期（阿秒级别）。
然而，单个高次谐波脉冲的峰值功率很低，可能不足以产生一些实验上所需的效应。
这时，就需要利用高次谐波阿秒脉冲序列来进行研究。
高次谐波阿秒脉冲序列是通过将激光束束聚到非线性介质上，利用介质中的非线性效应产生连续的高次谐波脉冲序列。
这些高次谐波脉冲以阿秒级别的时间间隔依次产生，并且具有相同的频率和相位。
通过调整激光束和非线性介质之间的相互作用条件，可以调制高次谐波阿秒脉冲序列的特性，如脉冲间隔、频率偏移等。
高次谐波阿秒脉冲序列具有多种应用。
首先，在材料科学领域，它可以用于研究材料的电子结构和动力学过程。
由于高次谐波脉冲具有极高的时间分辨率和频率分辨率，可以探测到物质中的电子激发和运动过程。
这对于理解材料的光物理性质和光化学反应机制非常重要。
其次，在生物医学领域，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于显微成像和治疗。
由于高次谐波脉冲的波长较短，可以实现更高的分辨率。
通过选择适当的激光参数和非线性介质，可以将高次谐波通过组织的散射和吸收直接传输到目标部位，以实现非侵入性成像或治疗。
例如，可以利用高次谐波阿秒脉冲序列进行皮肤癌的早期诊断或治疗。
最后，在量子光学领域，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于制备和控制量子态。
通过调控激光束的幅度和相位，可以实现高次谐波阿秒脉冲序列的非经典态组态。
高次谐波阿秒脉冲序列 -回复
高次谐波阿秒脉冲序列-回复高次谐波阿秒脉冲序列是当今激光技术领域中的一个重要研究课题。
随着科技的不断进步和应用需求的增加，高次谐波阿秒脉冲序列的研究与应用逐渐引起了人们的关注。
那么，什么是高次谐波阿秒脉冲序列？为什么它如此重要？本文将一步一步回答这些问题。
首先，我们来了解一下高次谐波阿秒脉冲。
激光是由一束光波组成的，而阿秒脉冲指的是持续时间在飞秒（10的-15次方秒）级别的脉冲。
高次谐波则是指在光波与介质相互作用时形成的高频率、高能量脉冲光。
因此，高次谐波阿秒脉冲序列即指一串飞秒级持续时间的高频率、高能量的脉冲光。
高次谐波阿秒脉冲序列的重要性在于其在激光技术及其他领域的广泛应用。
首先，高次谐波阿秒脉冲序列的产生对于超快光谱学和超快动力学研究具有重要意义。
通过对高次谐波阿秒脉冲序列进行频率分析和干涉测量，可以获得物质的超快动态信息，如电子的能级结构和动力学过程。
其次，高次谐波阿秒脉冲序列还广泛应用于光子学研究领域。
由于其能量较高、脉冲宽度较短，高次谐波阿秒脉冲序列可以用于光谱分析、生物医学成像、材料加工等领域。
例如，在生物医学成像中，利用高次谐波阿秒脉冲序列可以获得更高分辨率和更少的光损伤，从而提高成像质量。
此外，高次谐波阿秒脉冲序列在激光制导导航、光通信等领域也有重要应用。
通过调控高次谐波阿秒脉冲序列的相位和频率，可以实现光通信中的频率合并和分解，从而提高光通信系统的信息传输容量和稳定性。
在激光制导导航中，高次谐波阿秒脉冲序列能够提供更高的激光能量和更精确的光束聚焦，提高导航系统的定位精度和目标跟踪能力。
那么，如何生成高次谐波阿秒脉冲序列呢？目前常用的方法是利用非线性光学效应。
首先，通过激光器产生飞秒脉冲。
然后，将飞秒脉冲引入非线性介质，如非线性光学晶体。
在非线性介质中，飞秒脉冲经历多次协同受激拉曼散射、光学调制、光学增益等过程，最终产生高频率、高能量的高次谐波阿秒脉冲序列。
为了进一步提高高次谐波阿秒脉冲序列的性能，研究者们也在不断探索新的方法和技术。
基于混合气体高次谐波产生椭圆偏振阿秒脉冲的研究
基于混合气体高次谐波产生椭圆偏振阿秒脉冲的研究
本刊编辑部
【期刊名称】《信阳师范学院学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(35)3
【摘要】我校物理电子工程学院翟春洋博士2021年获批国家自然科学基金项目:
基于混合气体高次谐波产生椭圆偏振阿秒脉冲的研究,项目编号:12104389。
阿秒
脉冲的产生与应用使人们对微观世界的超快动力学研究深入到电子层面,在物理学、化学、生物医学和信息科学等领域具有广泛的应用前景,已成为超快光学领域的研
究热点之一。
【总页数】1页(PF0003)
【作者】本刊编辑部
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.高次谐波产生阿秒极紫外和X光脉冲研究新进展
2.双色场中驱动脉冲相位对产
生高次谐波和超短阿秒脉冲的影响3.空间非均匀啁啾双色场驱动下氦离子的高次
谐波以及孤立阿秒脉冲的产生∗4.椭圆偏振非均匀激光场中氩离子团簇高次谐波发
射及孤立阿秒的产生5.优化两色啁啾激光波形来拓宽高次谐波截止能量和产生孤
立阿秒脉冲(特邀)
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第９期陈德应等：高次谐波产生阿秒极紫外和Ｘ光脉冲研究新进展息，比如非弹性散射产生的散射电子的光谱等等。
由于电子和离子复合过程短于一个光场周期，利用这个时间窗就可以获得阿秒的分辨率。
对电子轨迹产生微扰可以这样实现，在具有椭圆偏振场的基频脉冲中加入一个弱的垂直分量，当电子离开母离子的时候，这个附加的场使电子波包侧向偏移，利用激光场的椭圆极化率和侧移度来测量电子波包的侧向分布。
复合电子与母离子的局部作用就是一个空间窗口，椭圆极化率依据电子的空间分布平移空间窗１２１以阿秒的分辨率给出时间和空间上的信息。
如图３（ａ）所示电子波包产生的侧向移动非线性地与复合时间ｔ和电离时问ｔ“有关，对不同的谐波级次产生的效果也不同，一般累积在短电子轨迹上的侧向位移随着延迟￡一“而增大，也随着谐波级次而增大。
图３（ｂ）是实验上测得的氖气中高次谐波信号与椭圆极化率的函数关系，显示出越高级次的谐波对椭圆极化率的变化越敏感。
这样对激光偏振状态的轻微调整不仅可以控制总的谐波辐射而且可以很明显地改变谐波谱分布。
这种光谱变化被用来求解电子波包动力学，脉冲的时域响应也可以通过测量谐波谱的变化来确定。
３阿秒探测电子动力学ａｓ量级的电子与母离子碰撞复合是很多强场物理现象的核心，许多新的应用都依赖于对这个过程的深入了解，比如产生单个阿秒脉冲、亚埃尺度成像、光学频标的扩展以及产生任意波形ａｓ量级脉冲。
随着阿秒物理学研究的深入，现在可以利用阿秒极紫外光脉冲来实现电子动力学探测［１２。
引。
由于能量和动量守恒，当电子波包与母离子碰撞复合时，它吸收一个ＸＵＶ光子产生一个高能电子，由于电子波包是非单色场的，所以在原子核附近发生碰撞复合的电子波包在不同的时刻具有不同的能量，ＸＵＶ光电子谱就在ＸＵＶ光脉冲探测的瞬间记录了一个有关碰撞复合能量的阿秒快照。
在原子核附近的ＸＵＶ光脉冲吸收的空间分布就实现了亚埃尺度的空间分辨。
通过调整强激光场和ＸＵＶ探测光脉冲的不同延迟可以在纵深方向探测含时电子数密度和碰撞能量。
利用椭圆极化率扫过电子波包获得穿过原子核横截面的电子密度分布。
可以设想一个原子就是一个扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）的尖端，椭圆极化率相对ＳＴＭ尖端移动，超短ＸＵＶ脉冲提供了ａｓ精度的时间分辨。
如图４所示，在大多数高能电子返回的时刻，从基态跃迁电子辐射的ＸＵＶ信号和从碰撞复合波包达到最大值辐射的ＸＵＶ信号在能量上是分开的。
图中最上面圆形突出部分是单光子ＸＵＶ电离原子释放的电子再散射形成的，里层黑虚线圈部分代表从基态获得的单光子吸收，中间虚线圈是从基态获得的双光子吸收，最外层白虚线圈是碰撞复合信号，从图中可以看出再碰撞复合波包辐射的ＸＵＶ信号比从基态电子跃迁辐射的ＸＵＶ信号低６个数量级。
原因有两个，一是因为碰撞复合电子波包的横向扩散，二是库仑势的奇点性质导致近核小范围内ＸＵＶ吸收明显增强。
采用类似光外差测量法可以让强的阈上电离（ＡＴＩ）电子信号增强弱的碰撞电子信号，如图５所示从颜色上可以判断出测量信号（黑虚线圈标示）强度提高了３个数量级。
单光子ＸＵＶ电离的电子和阈上电离电子之间的干涉也为描述阈上电离峰值相位提供了一种实验方法。
总之时间分辨的ＸＵＶ光谱包含了碰撞复合电子的时间和空间信息，通过仔细分析ＸＵＶ光谱不仅可以重构阿秒ＸＵＶ光脉冲而且可以探测强场下束缚态和连续态电子动力学。
ｅ／ａ．ｕ．Ｆｉｇ．４Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆ３Ｄｈｙｄｒｏｇｅｎｕｎｄｅｒ２００ＸＵＶｐｕｌｓｅｒａｄｉａｔｉｏｎ图４２００ＸＵＶ脉冲辐射情况下的氢原子的３Ｄ光电子能谱Ｐ●矗ｕ．Ｆｉｇ．５ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＸＵＶａｎｄＡＴＩｅｌｅｃｔｒｏｎｓｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｒｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｉｇｎａｌ图５阈上电离（ＡＴＩ）和ＸＵＶ辐射之间的干涉增强了碰撞信号高次谐波产生阿秒极紫外和X光脉冲研究新进展作者：陈德应， 王玉铨， 夏元钦， CHEN De-ying， WANG Yu-quan， XIA Yuan-qin作者单位：哈尔滨工业大学,可调谐激光技术国家级重点实验室,哈尔滨,150001刊名：强激光与粒子束英文刊名：HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS年，卷(期)：2008,20(9)被引用次数：5次1.Brabec T;Krausz F Intense few-cycle laser fields:frontiers of nonlinear optics 20002.Christov I P;Murnane M M;Kapteyn H C High-harmonic generation of attosecond pulses in the "single-cycle" regime 1997(07)3.Pukhov A;Gordienko S;Baeva T Temporal structure of attosecond pulses from intense laser-atom interactions 20034.Drescher M;Hentschel M;Kienberger R X-ray pulses approaching the attosecond frontier 20015.Hentschel M;Kienberger R;Spielmann C Attosecond metrology 20016.Mauritsson J;Johnsson P;Gustafsson E Attosecond pulse trains generated using two color laserfields 20067.Nabekawa Y;Shimizu T;Okino T Interferometric autocorrelation of an attosecond pulse train in the single-cycle regime 20068.Nikolopoulos L A A;Benis E P;Tzallas P Second order autocorrelation of an XUV attosecond pulse train 20059.Jones R J;Moll K D;Thorpe M J Phase-coherent frequency combs in the vacuum ultraviolet via high-harmonic generation inside a femtosecond enhancement cavity 200510.Dudovich N;Levesque J;Smirnova O Attosecond temporal gating with elliptically polarized light 200611.Kosuge A;Sekikawa T;Zhou X Frequency-resolved optical gating of isolated attosecond pulses in the extreme ultraviolet 200612.Lein M Attosecond probing of vibrational dynamics with high-harmonic generation 200513.Niikura H;Villeneuve D M;Corkum P B Attosecond light pulses for probing two-electron dynamics of helium in the time domain 200714.Smirnova O;Patehkovskii S;Spanner M Direct XUV probing of attosecond electron recollision 20071.葛愉成高次谐波辐射发射特性研究[期刊论文]-物理学报2008,57(7)2.萧珺高次谐波和阿秒脉冲的优化[学位论文]20053.兰鹏飞飞秒激光驱动的阿秒脉冲光源产生及控制[学位论文]20094.余晓光.颜根英.万慧军.阮文.谢安东.YU Xiao-guang.YAN Gen-ying.WAN Hui-jun.RUAN Wen.XIE An-dong在不同激光脉宽下的高次谐波[期刊论文]-原子与分子物理学报2006,23(5)5.霍义萍.曾志男.李儒新阿秒脉冲测量的研究进展[期刊论文]-物理2004,33(12)6.胡杰.刘锋.HU Jie.LIU Feng分子与强激光场相互作用的最新研究进展[期刊论文]-激光与光电子学进展2007,44(10)7.陈基根.CHEN Ji-Gen强短脉冲辐照叠加态原子增强阿秒脉冲强度[期刊论文]-原子与分子物理学报2008,25(6)8.陈基根.杨玉军.曾思良.李琛.朱颀人.CHEN Ji-gen.YANG Yu-jun.ZENG Si-liang.LI Chen.ZHU Qi-ren采用组合脉冲驱动生成单一的X射线阿秒脉冲[期刊论文]-原子与分子物理学报2007,24(2)9.谢建坤电力系统高次谐波的危害及防制措施[期刊论文]-科技信息2010,2(17)10.杨林高次谐波产生的主要原因、危害及其抑制措施[期刊论文]-中国科技信息2007(17)1.叶苗,王其华基于再生锁模控制的激光器高次谐波研究[期刊论文]-激光与红外 2010(11)2.王超,康轶凡,田进寿,刘虎林两类单阿秒脉冲产生技术的相位依赖性分析[期刊论文]-激光技术 2012(04)3.卢发铭千赫兹飞秒激光驱动17-40nm高次谐波辐射研究[学位论文]硕士 2009引用本文格式：陈德应.王玉铨.夏元钦.CHEN De-ying.WANG Yu-quan.XIA Yuan-qin高次谐波产生阿秒极紫外和X光脉冲研究新进展[期刊论文]-强激光与粒子束 2008(9)。