基于高次谐波产生可控椭圆偏振孤立阿秒脉冲的研究

The generation of isolated attosecond pulses is a key problem that needs to solve in the process of the development of attosecond science. Although scientists obtained a series of excited achievements in the generation of isolated attosecond pulses in recent years, only the time characteristics of isolated attosecond pulses are regarded before. Moreover, all of the produced isolated attosecond pulses are linearly polarized, and another important characteristic (polarization) of isolated attosecond pulses is neglected. This project plans to explore the new methods for generating controllable elliptically polarized isolated attosecond pulses. On the basis of systematically investigating the generating mechanism of the elliptically polarized high-order harmonics by the interaction between linearly polarized femotosecond intense lasers and the He ion prepared in an initial 2p0 state, we will explore the new methods to produce elliptically polarized isolated attosecond pulses from the He ion prepared in an initial 2p0 state and the real two-atom molecules (such as N2 and CO) driven by linearly polarized two-color fields. This could provide important guidances for the generation of elliptically polarized isolated attosecond pulses in experiments. Isolated attosecond pulses with elliptical polarization will provide new tools for probing ultrafast electron dynamics in atoms, molecules and nanostructures.

孤立阿秒脉冲的产生是阿秒科学必须首要解决的关键问题。近年来，尽管人们在产生强且短的孤立阿秒脉冲方面取得了重大进展，然而人们以往主要关注它的时间特征，产生的孤立阿秒脉冲都是线偏振的，忽视了阿秒脉冲的另一个重要特征—偏振性。本项目拟瞄准当前阿秒脉冲偏振性这一关键问题展开，探索产生可控椭圆偏振孤立阿秒脉冲的新方法。在通过利用线偏振飞秒强激光与轨道角动量不为零的氦离子相互作用系统研究椭圆偏振高次谐波产生机制的基础上，探索利用线偏振双色场驱动轨道角动量不为零的氦离子和真实双原子分子(N2 和CO)产生可控椭圆偏振孤立阿秒脉冲的新方法。这对实验中椭圆偏振孤立阿秒脉冲的产生具有重要指导意义。它的产生将为实时探测原子、分子和纳米结构中超快电子动力学过程提供新的工具。

椭圆偏振孤立阿秒脉冲在阿秒科学中具有重要应用，它的产生是当前阿秒科学研究中的重要问题。本项目紧紧围绕高次谐波和孤立脉冲的产生主要开展了以下七方面的研究：第一，提出了利用线偏振双色场驱动处于2p0态的氦离子产生椭圆偏振孤立阿秒脉冲的新方法。第二，系统地研究了在非奥本海默近似下质量不对称的双原子分子高次谐波的产生，发现质量不对称导致的系统对称性破坏不足以产生强的偶次谐波，这一研究是对高次谐波产生的选择定则重要补充。第三，对固体高次谐波的产生进行了初步研究，发现利用双色场可以有效增强固体高次谐波第二个平台，还提出了一种利用固体高次谐波第二个平台获得孤立阿秒脉冲的新方法。第四，对光电子全息术进行了初步研究，发现利用线偏振双色场来增强光电子动量谱中亚周期干涉干涉图样。另外，我们还首次提出了瞬态电子密度方法，用于区分第一种背向散射光电子全息图样和周期内干涉图样。第六，发现利用VUV脉冲可以控制高次谐波的非绝热光谱红移或蓝移。第七，研究了双原子分子中核的运动对电离诱导太赫兹辐射效率的影响。这些研究不仅对实验上椭圆偏振孤立阿秒脉冲产生具有重要的指导意义，还加深了人们对强场物理中电子和核超快动力学过程的认识。在项目执行过程中，以第一作者或通讯作者发表SCI论文11篇，其中二区论文5篇。培养博士研究生2名，硕士研究生3名。项目总经费25万元，支出21.5万元，各项支出与预算相符。剩余经费3.5万元，计划用于本项目的后续支出。