高次諧波的產(chǎn)生及其光譜全量子軌道映射研究

　　高次諧波的產(chǎn)生是一種超快超強(qiáng)激光場驅(qū)動下的極端非線性現(xiàn)象，可以看作是電子波包和母核的碰撞過程。在強(qiáng)激光場作用下，物質(zhì)中基態(tài)電子波包被電離出母核到自由態(tài)后先得到加速，隨著激光場的反向振蕩，電子波包被拉回和母核碰撞，從而釋放出高次諧波。根據(jù)自由態(tài)的電子在激光場中運(yùn)動的時間，電子的運(yùn)動可分為長軌道和短軌道，由于長短軌道的相位匹配條件不一樣，在以往的實(shí)驗(yàn)中不能同時獲得長短軌道產(chǎn)生的高次諧波。最近，該研究組的博士研究生葉蓬在滕浩副研究員、賀新奎副研究員及魏志義研究員的指導(dǎo)下，利用他們自己組建的阿秒激光裝置，實(shí)現(xiàn)了電子波包在自由態(tài)的各條量子軌道上的直接定位，獲得了全量子軌道分辨的高次諧波譜。

　　圖1. 全量子軌道分辨高次諧波空間分布隨不同載波包絡(luò)相位變化的關(guān)系

　　他們的研究結(jié)果表明，使用短于2個光振蕩周期的驅(qū)動激光脈沖，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動激光的空間相位分布和原子偶極相位的空間分布，可以令不同量子軌道產(chǎn)生的高次諧波在光譜中完全分開。圖1為他們獲得的長短軌道對應(yīng)的高次諧波隨驅(qū)動激光場載波包絡(luò)相位CEP的調(diào)節(jié)變化而變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中A、B、C對應(yīng)驅(qū)動激光場的不同半周期激發(fā)出的高次諧波輻射分布角，所對應(yīng)的長短軌道隨發(fā)散角而分開，這樣就形成了一個高次諧波譜到量子軌道的全映射圖，通過該圖也可以找到不同軌道對應(yīng)的高次諧波光譜。這樣通過改變驅(qū)動激光的CEP，就實(shí)現(xiàn)了利用激光場對長短軌道的控制。圖2為長短軌道高次諧波譜的理論模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖。