少周期脉冲在亚波长微结构系统中的传输与相干控制

超短激光脉冲传输控制研究是当今强场超快激光物理领域的热点研究方向，亚波长微结构系统是随着纳米科学而兴起的前沿研究领域。亚波长微结构系统中的极端超快非线性光学响应的研究作为交叉前沿，具有重要的科学意义和潜在的应用价值。当超快激光脉冲的脉宽接近或达到光场振荡周期量级时，光与物质间的极端非线性相互作用过程中将出现一系列新现象、新机制。该项目利用耦合的密度矩阵方程（或含时薛定谔方程）和Maxwell方程模拟少周期光脉冲在亚波长微结构介质中的传输，探索少周期能隙孤子的形成、光学成丝、脉冲整形、超连续谱产生和超快脉冲间相互作用。同时，研究微结构介质调制超快光子态密度和光辐射的物理机制。这种研究不仅有助于了解超短脉冲在周期介质中的相干传输特性，而且有助于促进极端非线性光学、纳米科学、材料等相关领域的交叉融合，推动超短脉冲相干控制方面的研究与应用。

超短激光脉冲传输控制研究是当今强场超快激光物理领域的热点研究方向，亚波长微结构系统是随着纳米科学而兴起的前沿研究领域。亚波长微结构系统中的极端超快非线性光学响应的研究作为交叉前沿，具有重要的科学意义和潜在的应用价值。当超快激光脉冲的脉宽接近或达到光场振荡周期量级时，光与物质间的极端非线性相互作用过程中将出现一系列新现象、新机制。本项目利用耦合的密度矩阵方程和Maxwell方程模拟了少周期光脉冲在亚波长微结构介质中的传输，以及超短脉冲在介质中的相干相互作用现象。这种研究不仅有助于了解超短脉冲在周期介质中的相干传输特性，而且有助于促进极端非线性光学、纳米科学、材料等相关领域的交叉融合，推动超短脉冲相干控制方面的研究与应用。本项目主要取得了如下研究成果：.1. 基于两能级模型和Maxwell方程，我们考察了亚波长周期介质对少周期脉冲波形的影响。研究发现，无论是理想脉冲还是啁啾脉冲，亚波长周期介质均能有效的获得脉冲持续时间少于一个光学周期的超短脉冲。另外我们发现在周期光学结构中传输的超短脉冲频率中心存在红蓝移效应，其与介质周期结构有关。.2. 开展了双超短脉冲同时与三能级系统相互作用条件下的布居转移过程进行了研究。我们发现在一定条件下，少周期脉冲仍能有效的用于布居转移过程，这使得相关物理过程能在飞秒时间尺度内完成。同时，我们发现了在某些条件下，CEP 对布局转移有着决定性的作用。.3. 研究了由强THz场驱动单半导体量子点的高阶边带产生谱的平台性质。我们发现边带谱平台强烈依赖于近红外激光场与能隙间的失谐。相关现象可由三步模型解释，首先电子空穴对由弱红外激光场激发，然后被强THz电场加速，最后电子空穴对复合放出光子。.4. 我们研究了双色场与不同能级位型介质相互作用条件下的共振荧光空间干涉现象与吸收谱分布特性。我们发现荧光空间干涉条纹可通过调节双色场的相对强度与相位进行控制。研究表明，吸收谱分布出现多峰结构，其大小可通过失谐量进行调节。同时，我们得到封闭驱动系统的各组分电磁场载波包络相位对介质的吸收谱与荧光谱具有决定性的影响。.5. 另外，我们对其它现象光学现在进行了研究：利用Thomson后向散射光频探测相对论性少周期脉冲的载波包络相位；研究了激光频率啁啾对高能电子层产生的影响；驱动PT对称振子的动力学行为，其可利用放大（吸收）与折射率精确控制的光学材料中的光束传输进行模拟