激光诱导空间非均匀场偶次谐波产生及其空间成像

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在本篇文章中,我们研究了单、双尖金纳米结构产生的空间非均匀场对奇偶谐波的调制作用,主要内容如下:(1)研究了波长为800nm的线偏振激光场的作用下,引入单、双尖金纳米结构产生的空间非均匀场与氢原子相互作用产生的高次谐波。比较单、双尖金纳米结构的空间非均匀场产生的高次谐波。我们发现引入空间非均匀场之后,高次谐波强度增加,截止能量也会增加。在双尖金纳米结构产生的空间非均匀场(空间非均匀对称场)下,依旧不能观察到偶次谐波,只有奇次谐波。然而在单尖金纳米结构产生的空间非均匀场(空间非均匀反对称场)下观察到了奇次谐波和偶次谐波。通过对两种空间非均匀场下产生的高次谐波进行时频分析和波包演化,分析出空间非均匀反对称场下偶次谐波出现的原因——空间的对称性被破坏。(2)我们计算了在不同空间非均匀参数下,氢原子放在距离单、双金纳米结构从-40a.u.到40a.u.每间隔1a.u.处产生的高次谐波的截止位置。这些位置的谐波截止位置刚好可以构造出电场的空间函数,并发现随着空间非均匀参数的增加,对应的构造出来的电场空间函数斜率增加。随后又根据原子截止位置的公式推导出引入空间非均匀场之后截止位置的公式进而求得电场在空间上的表示形式,由公式可以明确地知道,电场的空间函数确实与截止能量相关。说明了截止位置可以构造电场的空间函数。(3)通过求解一维含时薛定谔方程,模拟了在双色场的作用下(入射激光波长分别为800nm和2000nm),引入单尖金纳米结构产生的空间非均匀场与氖原子相互作用产生高次谐波的空间成像。我们发现与线偏振激光场作用下引入空间非均匀场产生高次谐波的空间成像不同的是:氖原子高次谐波的特征谱出现二次平台结构,一次截止位置的能量和构造出来的空间函数斜率都随着空间非均匀参数的增加而增加。虽然二次谐波截止位置构造出来的空间函数的斜率也随着空间非均匀参数的增加而增加,但是二次谐波截止位置的能量却随着空间非均匀参数的增加而减少。
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