旋转线偏振激光脉冲下的高次谐波产生

The plateau structure of high-order harmonic makes it an excellent method to generate ultrashort attosecond laser pulses and coherent extreme ultra-violet light sources. The realization of attosecond laser pulse has opened the door of exploration of electron ultra-fast dynamics in atoms and molecules, which is of great scientific significance and application values. To date, the low intensity of high-order harmonics results in quite weak attosecond pulse, and this drawback has limited the advantage of attosecond laser pulses in pump-probe experiments focusing on electron dynamics. Based on accurate numerical simulation of time-dependent behaviors of atoms interacting with spinning linearly polarized laser pulses, new physics will be explored and cognition on dynamics of atom interacting with spatially and temporally complex laser field will be deepened. By means of laser field polarization shaping, dynamics of electron wavepacket can be probed from a new perspective. Both the atomic ionization and high harmonic emission will be explored to figure out new phenomena and their mechanisms. Moreover, the possibility to generate circular polarized strong harmonics will be probed, using which new theoretical schemes of strong isolated attosecond pulse generation can be achieved, which can provide powerful theoretical supports to relevant experiments.

高次谐波具有的平台结构特点使其成为产生超短阿秒光脉冲和极紫外相干辐射光源的绝佳途径。阿秒光脉冲的实现打开了原子分子内部电子超快动力学研究的大门，具有重大科学意义和应用价值。目前由于高次谐波强度较低，使得由此产生的阿秒光脉冲也较弱，限制了其在泵浦探测实验中探测电子超快运动过程的应用。本项目基于理论上准确数值模拟原子在旋转线偏振脉冲激光作用下的含时动力学行为，探索原子在偏振可调的激光脉冲作用下的新物理现象和机制，进一步深化原子在复杂光场中动力学行为的规律性认识。旨在通过对激光脉冲的偏振调制，从新的角度去探测原子电子波包在场中的动力学行为。探索该场作用下原子的电离以及高次谐波发射的物理过程，获得这些过程所带的新现象的规律性认识。探讨产生高强度圆偏振高次谐波的可能性。寻找利用这种新型光场产生高强度孤立阿秒脉冲的新方案，为实验提供前瞻性的理论支持。

作为强场物理领域的焦点课题之一，高次谐波具有的平台结构特点使其成为极紫外（XUV）相干辐射光源和阿秒时间尺度光脉冲产生的绝佳途径，在原子分子内超快过程的探测等方面存在重大科学意义和巨大应用价值。近年来，高次谐波的偏振问题备受关注，如圆偏振高次谐波的产生、阿秒脉冲椭偏率的调控等。在本项目工作中，基于理论上如实数值求解含时薛定谔方程，研究了在旋转线偏光与原子作用产生高次谐波的过程。在此基础上，进一步从理论上研究了高次谐波产生过程的电子运动规律，及产生谐波的新特点。研究发现，在谐波截止位置附近的奇次谐波带有明显的旋转线偏振特征。此特征与单纯的线偏、圆偏及椭偏谐波不同，是利用旋转线偏光泵浦各向同性原子，首次产生偏振随时间转动的线偏振谐波。可以说，这一结果是高次谐波偏振控制上的一次重要突破。目前由于高次谐波强度较低，使得由此产生的阿秒光脉冲也较弱，限制了其在泵浦探测实验中探测电子超快运动过程的应用。针对谐波发射的低转换效率问题，我们研究了原子在空间非均匀激光场作用下的单原子响应过程，通过对电场和原子位置的调制，可获得更高转换效率的无啁啾阿秒脉冲。我们还利用弱XUV辅助下的强红外激光场与准直后的氢分子离子相互作用，在谐波谱中发现了一个可被弱XUV调制的谐波峰，可应用于描述光诱导电子动力学的基准系统。.这些工作使人们深化了对复杂激光驱动下谐波发射过程中物理机理的规律性认识，为人们进一步研究分子高次谐波产生或新型激光脉冲驱动下谐波产生过程中的问题，奠定了基础。