《强场高次谐波及阿秒脉冲的优化研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《强场高次谐波及阿秒脉冲的优化研究（120页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海交通大学博士学位论文 189S3G9 强场高次谐波及阿秒脉冲的优化研究 博士生：郑莉 导师g 陈险峰教授 专业：光学 研究方向g 非线性光学 上海交通大学物理系 2 0 0 9 年5 月 1I， “f；譬覃 ；，屯喈埴打傅砭f掣jZ蚤Z*譬翟j S T U D YO NT H Eo P T I M I Z A T I o No FH I G H H A R M o N I CG E N E R A T I o NA N DI S o L A T E D A T T o S E C O N DP U L S EG E N E R A T I o N I NH I G H I N T E N
2、S I T YL A S E RP H Y S I CS S u b m i t t e df o rt h eD e g r e eo fD o c t o ro fP h i l o s o p h y B y L iZ h e n g ( o p t i c s ) S u p e r v i s e db y P r o f X i a n f e n gC h e n D e p a r t m e n to fP h y s i c s S h a n g h a iJ i a oT o n gU n i v e r s i t y S h a n g h a i ，P R C h
3、 i n a M a y , 2 0 0 9 一 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 关铴 1 日期加于7 月 一 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。
4、本人授权上海交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密毗 ( 请在以上方框内打“ ) 鹤珐芦 晚节7 叭 2 1 嘲 嗍砌产月日 上海交通大学学位论文答辩决议书 所在 姓名郑莉学号 0 0 6 0 7 2 2 0 0 6 光学 学科 答辩答辩 指导教师陈险峰 2 0 0 9 7 - l 上海交通大学物理楼五楼会议室 日期 地点 论文题目强场高次谐波及阿秒脉冲的优化研究 投票表决结果： ，。n3 “ 厂( 同意票数实到委员数应到委员数)答辩结论：幽过 口未
5、通过 评语和决议： 郑莉同学的博士论文研究了高次谐波转换效率的提高及单个阿秒脉冲的产生的优化方法，该课题是 当前国际强场激光领域的研究热点，具有重要的学术价值和应用前景。论文主要内容和创新成果如下： 提出了双色场多参数优化的方法，利用模拟退火优化算法对双色场多个参量同时进行优化，展宽了 高次谐波截止区的X U V 连续谱，能支持产生更短的单个阿秒脉冲：提出了高次谐波多重准相位匹配的 方法，建立了一套设定H I - I G 频谱产生的非周期结构的解决方案，通过优化设计，提高了任意频段的H H G 能量谱；实验上制备了一种用于H H G 多重准相位匹配的非周期结构空心光纤，设计加工了一套相应的 H
6、 H G 实验系统和装置，并设计了几种的准相位匹配H H G 实验方案。 论文结构合理、条理清晰，研究结果具有创新性，表明郑莉同学已掌握相关领域扎实的理论基础 具备独立开展科研工作的能力。答辩过程中论述清楚，回答问题正确。 答辩委员会经投票一致通过郑莉同学的论文答辩，建议授予理学博士学位。 f 删 伽哆年7 月日 职务姓名职称单位签名 ， 一 主席曹俊诚 研究员( 博导)中科院上海微系统与信息技术研究所 圳 答 j 虱黼辩 委员周常河研究员( 博导)中科院上海光机所 委 委员夏宇兴教授( 博导)上海交通大学物理系 瑷字兽 员 会 委员 曹庄琪 教授( 博导) 上海交通大学物理系 够色缓 成 廒
7、 员 委员盛政明教授( 博导)上海交通大学物理系 签 1 7V 一 名 委员 委员 秘书 胡晓 讲师上海交通大学物理系 稍- 上海交通大学博上学位论文 摘要 摘要 超强超短激光的产生及其应用是近年激光物理与技术发展的新前沿。超强超短 激光技术已经能够实现聚焦功率密度达到甚至远超过相对论光强量级或者脉宽接近 一个光学周期的激光脉冲，从而将激光场与物质的相互作用推进到非微扰、高度非 线性的领域，并进而导致一系列新效应，新现象，其中之一就是高次谐波的产生。 通常，超强超短激光与原子、分子气体相互作用产生的谐波转化效率在低级次端随 着级次的增加而迅速下降：随后下降趋势变得平缓，形成一个宽阔的平台区；最
8、后 在谱的末端，谐波效率迅速下降为零，形成陡峭的截止区。实验表明，强场高次谐 波的级次可以高达数百，如以8 0 0 n t o 波长的驱动激光场为例，产生的谐波光子最高 能量已可达到k e V 量级。 由于高次谐波可望成为可调谐、高强度、台式化的超快( 脉宽达到飞秒乃至阿 秒时间尺度) 极紫外( X U V ) 相干光源，该领域已经成为国际上强场超快激光物理 研究的热点之一。然而因为高次谐波的产生是高度的非线性过程，高次谐波的产生 效率非常低。如何推进更短波长以及更高转换效率的高次谐波输出，并进而产生较 高能量的单个阿秒脉冲，已成为当前研究的热点问题。 本论文围绕提高高次谐波的产生效率以及通过
9、优化展宽截止区X U V 超连续谱 进一步产生单个阿秒脉冲这两个方面展开了详细的讨论。主要工作和创新性成果如 下： l 、本文首先对高次谐波产生的理论以及在介质中的传播进行了详细的阐述，这 是本文开展研究工作的基础，对如何增强单原子高次谐波辐射进行了理论分析，并 讨论了高次谐波在宏观介质中实现相位匹配的主要方案。 2 、首次提出了对双色场进行多个参数同时优化的思想，利用模拟退火算法对基 频8 0 0 n m 和长波2 4 0 0 h m 双色合成场进行了附加长波场的能量、脉宽及两脉冲延时 同时进行了优化，将氩原子中产生的高次谐波截止区的X U V 超连续谱从单色场的 l O e V 拓宽到双色
10、场的1 1 5 e V 。引入多参数优化的思想以后，可以充分利用实验室的 激光参数条件，得到高次谐波截止区展宽的X U V 超连续谱，从而支持脉宽更短的 单个阿秒脉冲产生。 3 、首次提出了用于高次谐波的多准相位匹配思想，利用谐波在介质中传输的简 上海交通大学博士学位论文 A b s t r a c t A b s t r a c t G e n e r a t i o na n da p p l i c a t i o no fu l t r a f a s th i 曲i n t e n s i t yl a s e rp u l s e sa r eo n eo ft h e f r o
11、 n t i e r si nl a s e rt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n ta n dl a s e rp h y s i c s T h es h o r t e s tl a s e rp u l s e g e n e r a t e db ys t a t e - o f - t h e a r tl a s e rt e c h n o l o g yh a sa p p r o a c h e do n eo p t i c a l c y c l e A n dt h e l a s e ri n t e n s i t ya
12、tt h ef o c u si sc o m p a r a b l eo re v e nm u c hh i g h e rt h a nr e l a t i v i s t i ci n t e n s i t y T h ed e v e l o p m e n to fu l t r a f a s tl a s e rt e c h n o l o g ym a k e st h es t u d yo fi n t e r a c t i o nb e t w e e n l a s e rf i e l d sa n dm a t t e r sc o m ei n t o
13、n o n p e r t u r b a t i v ea n dh i g h l yn o n l i n e a rd o m a i na n d u n c o v e ral o to fn e w p h y s i c a le f f e c t sa n dp h e n o m e n o n ，o n eo f w h i c hi st h eh i g hh a r m o n i c g e n e r a t i o n G e n e r a l l y , h a r m o n i cs p e c t r ag e n e r a t e db yi
14、n t e r a c t i o nb e t w e e nh i g h - i n t e n s i t y l a s e rf i e l da n da t o m i co rm o l e c u l a rg a s e sc o n t a i nt h r e ep a r t s T h e r ei sas h a r pd e c l i n ei n c o n v e r s i o ne f f i c i e n c yw i t ho r d e r si nt h el o w e s to r d e rh a r m o n i c s ，t h
15、 e nf o l l o w e db yab r o a d p l a t e a uw h e r et h eh a r m o n i cc o n v e r s i o ne f f i c i e n c yv a r i e sw e a k l y 、析t 1 1o r d e r s A n dt h e h i g h e s t - o r d e rh a r m o n i c sw h o s ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yd e c l i n er a p i d l yt o Z e r Of o r ma
16、 c u t o f f E x p e r i m e n t a ls t u d i e s s h o wt h a tt h es e v e r a l - h u n d r e d t h - o r d e rh a r m o n i cC a nb e g e n e r a t e d F o re x a m p l e ，谢m8 0 0 n mw a v e l e n g t hd r i v i n gl a s e rp u l s e ，h a r m o n i cp h o t o n e n e r g yh i g h e rt h a nk e VW a so b s e r v e d H i g h - o r d e rh a r m o n i cg e n e r a t e d i nh i g h - i n t e n s i t yl a s e rf i e l di sac a n d
