强场原子分子高次谐波偏振特性及宏观传播效应研究

With the rapid development of ultra-fast laser technology, the polarization properties of the harmonics generated by the two-color circularly polarized laser fields can vary from circular polarization to elliptical polarization to linear polarization. It can be used to investigate the properties of ultrafast circular dichroism and probe atom and molecule dynamics symmetry with a good application prospects. This project intends to investigate the polarization properties and macroscopic propagation of high-order harmonics from atoms and molecules in the two-color circularly polarized laser fields. By changing the laser parameters and selecting different initial states, the harmonic intensity of left- or right-handed circular polarization can be selectively enhanced. We propose a new scheme for producing a specific polarization of attosecond pulses by analyzing the spatial distribution of high-order harmonic generation and manipulating the recombination probability of electrons with different nuclei. The molecular harmonics spectra of nuclear motion and frozen nuclear are compared, and the classical methods is used to illustrate the physical mechanism. The effect of propagation parameters on the polarization properties of harmonic are investigated by analyzing the microscopic processes and macroscopic propagation effects. The results provide a helpful way for the production of isolated elliptically polarized attosecond pulses.

随着超快激光技术的迅速发展，双色圆偏振激光脉冲驱动下产生的高次谐波的偏振特性能够从圆偏振到椭圆偏振到线偏振任意变化，可以用来研究分子超快圆二色性、探测原子分子动力学对称性等，具有良好的应用前景。本项目拟研究双色圆偏振激光脉冲下原子分子高次谐波发射的偏振特性及宏观传播效应。通过改变激光参数及选取不同的初态实现选择性增强左旋或右旋圆偏振谐波强度，结合高次谐波空间分布，操纵电子与不同核的复合几率，产生特定偏振的阿秒脉冲。对比核运动与核固定两种情况下的高次谐波发射谱，研究核运动效应对高次谐波发射过程的影响，结合经典方法阐释其物理机制。在此基础上，研究双色圆偏振激光脉冲作用下高次谐波的宏观传播效应，揭示高次谐波偏振特性对传播参数的依赖关系并与实验结果进行对比，分析高次谐波潜在的微观过程以及宏观传播效应，研究结果有助于指导实验寻求产生孤立的椭圆偏振阿秒脉冲的新方案。

强激光脉冲与物质相互作用已经成为世界上最具有前沿性和探索性的研究课题之一。强场高次谐波是获得阿秒脉冲的首选光源，使得超快光学的研究进入了一个全新的领域。近几年，高次谐波偏振特性的研究在光与物质相互作用领域成为了热点课题。本项目研究了椭圆偏振激光场中氦离子共振增强高次谐波的产生，并阐述了共振阶次谐波的产生机制。研究结果有利于产生高强度的准单色圆偏振极紫外光源并且为表征激光场的椭偏特性提供了一条可行的途径。研究了正交偏振双色激光场驱动下氢分子离子高次谐波的偏振特性，不同取向角下谐波的椭偏率分布和强度分布不同，椭偏率较大的位置对应谐波强度较小的位置。研究了不同初始电子态对氢分子离子高次谐波的椭偏率的影响，并通过双中心干涉模型和分子轨道对称性阐述了椭圆偏振高次谐波的产生机制。研究结果表明谐波的椭偏率可以成为探测谐波最小值的潜在工具并且可以用于优化椭圆偏振极紫外辐射的产生。研究了高次谐波的宏观传播效应，揭示高次谐波频谱特性对传播参数的依赖关系并与实验结果进行对比，阐述相位匹配在高次谐波发射过程中的重要作用。此外，利用玻姆轨迹研究固体高次谐波发射及电子的动力学过程，进一步说明固体中电子的运动情况依赖于固体的周期性结构。