气体靶位置对宏观高次谐波影响的理论研究

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强激光与物质相互作用会出现一系列的非线性光学现象,例如高次谐波、阈上电离等。利用高次谐波辐射可以获得相干的、脉冲时间短的远紫外辐射(XUV)和X射线源,高次谐波也是获得相干阿秒脉冲的首选光源。为了提高谐波的阶次,长波长激光被使用。近年来使用少周期的中红外激光驱动产生高次谐波越来越普遍,但是这会使得谐波的的强度很低。在一些实验发现了一些与短波长激光驱动所不同的实验现象,气体靶的位置对谐波的产额有很大的影响,气体靶放在激光焦点之前可以获得比较强的高能谐波。影响实验结果的实验参数很多,要研究不同实验参数对实验结果的影响仅仅通过实验比较困难,我们可以通过数值计算模拟实验结果的来研究谐波辐射。本文主要研究气体靶位置对谐波的影响。  本文利用宏观传播的理论模型模拟了强激光产生的宏观Xe气体高次谐波谱。理论模拟很好的重复了实验结果,即气体靶位置对谐波强度具有非常大的影响。通过模拟研究可以得到以下几点结论:第一,当中红外激光使用时,气体靶位置放在焦点前可以使得在高能部分的谐波强度有所提高。也可得知气体靶放在焦点前谐波在远场的分布比较集中,因此此时的谐波利用率更高。第二,靶放在焦点前产生的谐波与通常的气体靶放在激光焦点之后相比强度有很大的提高。我们分析发现产生这一现象的原因不仅和谐波发射机制有关,还和激光场、谐波在介质和自由空间的传播有关。第三,在改变激光场波长及其它参数后我们对不同位置的气体靶的谐波进行了相应的研究。谐波高能部分的提高是和激光强度有很大关系的,激光强度较低时高能部分谐波不会提高,通过分析可知这是和气体靶中气体的电离率有关,只有电离率达到一定值,气体靶放在焦点前才会有提高。
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