千赫茲飛秒激光驅(qū)動(dòng)17-40nm高次諧波輻射研究.pdf

1、隨著飛秒激光技術(shù)的發(fā)展，激光強(qiáng)度大幅度提高，使激光與物質(zhì)相互作用進(jìn)入強(qiáng)場領(lǐng)域。超強(qiáng)超短激光脈沖與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生X射線激光主要有兩種機(jī)制：一種是利用光場感應(yīng)電離產(chǎn)生的等離子體為增益介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)X射線激光；另一種采用線偏振超短脈沖強(qiáng)激光與原子、分子相互作用產(chǎn)生的高次諧波來獲得相干性極好的XUV和軟X射線源。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對高次諧波輻射進(jìn)行研究。
　　介紹了高次諧波基本理論，從半經(jīng)典和量子理論出發(fā)，闡述高次諧波的產(chǎn)生過程。推導(dǎo)

2、高次諧波的截止波長，并得出相位匹配因子以及第q諧波場強(qiáng)度Iq與入射激光場強(qiáng)度I之間的關(guān)系。
　　實(shí)驗(yàn)上利用飛秒激光在靜態(tài)氣體盒中獲得惰性氣體He、Ar以及N2的17-40nm高次諧波輻射，并討論激光能量、氣體密度以及激光偏振對高次諧波的影響。隨著入射激光能量增加，高次諧波相對強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)激光強(qiáng)度超過飽和光強(qiáng)，高次諧波強(qiáng)度反而下降。這是因?yàn)榧す鈴?qiáng)度過大會產(chǎn)生大量的自由電子，造成基頻光與諧波之間的相位失配。另外，氣體密度的增大，在

3、一定程度上會增加高次諧波強(qiáng)度。但是當(dāng)氣壓過大，電離產(chǎn)生的大量自由電子會引起相位失配，造成高次諧波轉(zhuǎn)換效率降低。因此，存在一個(gè)最佳激光強(qiáng)度和氣壓值，使得高次諧波轉(zhuǎn)換效率最高。此外，通過改變λ/4波片角度獲得不同偏振下的高次諧波輻射。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，橢圓偏振和圓偏振激光對高次諧波有明顯的抑制作用，當(dāng)激光為圓偏振時(shí)沒有觀測到高次諧波信號。
　　通過研究飛秒激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的高次諧波的特性，可以進(jìn)一步完善強(qiáng)場電離理論，為實(shí)現(xiàn)軟X射線波段激