【摘 要】
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飞秒脉冲强激光与物质相互作用产生高次谐波发射是强场物理领域研究的热点问题之一。高次谐波发射在诸多方面有着广泛的应用,可作为低成本XUV相干光源,是获得阿秒(10-18s)光脉冲的有效手段之一,可用来探测复杂分子结构及动力学过程等。随着中红外飞秒脉冲激光技术进步,为高次谐波产生提供了新的途径。在高次谐波产生过程中,驱动激光波长提供了一个方便的实验调控“旋钮”。首先,通过其控制Keldysh参数进而改
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飞秒脉冲强激光与物质相互作用产生高次谐波发射是强场物理领域研究的热点问题之一。高次谐波发射在诸多方面有着广泛的应用,可作为低成本XUV相干光源,是获得阿秒(10-18s)光脉冲的有效手段之一,可用来探测复杂分子结构及动力学过程等。随着中红外飞秒脉冲激光技术进步,为高次谐波产生提供了新的途径。在高次谐波产生过程中,驱动激光波长提供了一个方便的实验调控“旋钮”。首先,通过其控制Keldysh参数进而改变电子的电离机制在隧穿区和多光子区之间转换。第二,高次谐波的产生直接依赖于电离电子在驱动场中的颤动能量,可通过调节波长将其推到前所未有的高能极限。第三,通过波长控制高次谐波相位,有希望改善阿秒区脉冲的产生。此外,长波激光的应用对于研究凝聚相系统中高次谐波的产生也是至关重要的,因为它有助于在材料的传输窗口内产生高转化效率的谐波并提高损伤阈值。本文通过数值求解含时薛定谔方程,理论上系统地研究了He在单色线偏振脉冲辐照下产生高次谐波的强度与驱动激光波长标度关系。研究发现,当限定驱动场下电子平均颤动能Up（有质动力能）不变情况下,随驱动激光波长的增加,谐波强度迅速下降。比之于此前研究工作的驱动脉冲光强一定条件下谐波强度-波长标度规律,谐波强度下降迅速,其标度关系达到了IHH∝λ-13。通过对比分析不同波长激光场下He原子电离率、电离电子波包演化、电子经典轨迹以及不同空间维度下的结果等发现,在Up不变情况下,谐波强度随驱动脉冲波长迅速下降主要归因于电子电离率随场强幅值的迅速下降（Up一定的条件下,波长增加则带来场强的下降）。还有一部分次要原因来自于电离电子波包的空间弥散效应,空间维度越高弥散效应影响越大（而在驱动脉冲光强一定情况下,电离随波长变化效应与空间弥散效应影响,可相比拟）。本论文关于原子高次谐波波长标度的研究工作为人们控制高次谐波发射效率提供了有益参考和可供借鉴的结论。
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