一種產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及超快激光技術領域，更具體地，設及一種產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干 光源的方法。
【背景技術】
[0002] 基于高次諧波的阿秒脈沖在超快動力學探測方面有著廣泛的應用前景。由于高次 諧波本身具有極佳的相干性，因此成為了相干極紫外光源的首選方案。過去大多數(shù)研究主 要用來產(chǎn)生線性偏振的阿秒脈沖，但是對于單個阿秒脈沖的楠偏特性也有重要的應用。例 如，在強場電離過程中，N,分子產(chǎn)生的具有楠偏的諧波譜能夠探測多電子效應。圓偏的脈沖 能夠產(chǎn)生旋轉的圓形電子波包，導致物質內(nèi)部磁場在阿秒時間尺度對時間有大的依賴性， 因此產(chǎn)生圓偏的阿秒脈沖對于探測超快電子動力學等方面具有重要意義。
[0003] 目前，產(chǎn)生圓偏的阿秒脈沖大致有W下兩種方案；（1)使用兩個旋轉偏振方向相 反的圓偏激光場。（2)使用楠偏的激光場和靜電場或者太赫茲場結合。該兩種方法都是使 用的具有楠偏率的激光脈沖驅動場，電子的回復率隨著驅動場的楠偏率的增加而降低，產(chǎn) 生的阿秒脈沖脈寬較長，強度較低，無法很好地進行實際應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的W上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生近似圓偏的極紫外 相干光源的方法，方法采用線性偏振的入射激光，增強后與雙原子氣體分子相互作用產(chǎn)生 高次諧波，進行相應處理后得到極紫外相干光源，本發(fā)明諧波效率高，產(chǎn)生的脈寬短。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方 法，所述方法包括步驟：
[0006] S1、對線性偏振入射激光進行增強使其強度量級達到10"~10MW/CM2;
[0007] S2、將增強之后的入射激光與雙原子氣體分子進行相互作用產(chǎn)生諧波，所述諧波 波譜具有兩個不同方向的分量，調整所述線性偏振入射激光的偏振方向與分子軸的夾角， 直至獲取產(chǎn)生光源所需的諧波階段，所述諧波階段內(nèi)諧波波譜分量能量強度相等、相對相 位為90° ;
[000引S3、將所述諧波階段內(nèi)能量強度相等，相對相位為90°的兩個諧波分量的波譜轉 換為兩個阿秒脈沖，合成后得到近似圓偏的極紫外相干光源。
[0009] 作為進一步優(yōu)選地，所述步驟S1中，選用等離子體增強場對線性偏振入射激光進 行增強。
[0010] 作為進一步優(yōu)選地，所述雙原子氣體分子為馬。
[0011] 作為進一步優(yōu)選地，所述線性偏振入射激光的偏振方向與分子軸成25°~35° 夾角。
[0012] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的W上技術方案與現(xiàn)有技術相比，主要具備W下的 技術優(yōu)點；本發(fā)明采用線性偏振的入射激光，增強后與雙原子氣體分子相互作用產(chǎn)生高次 諧波，進行相應處理后得到近似圓偏的阿秒脈沖。相對于現(xiàn)有技術的產(chǎn)生方法，本發(fā)明方案 電子回復效率較高，電子和母核復合后高次諧波的產(chǎn)生效率較高，產(chǎn)生的脈寬較短。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法流程圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法原理示意圖；
[0015] 圖3是不同的諧波階次下不同的取向角0所對應的諧波楠偏率；
[0016] 圖4(a)為0取30°時，x、y兩個方向的諧波譜示意圖；
[0017] 圖4化）為0取30。時，x、y兩個方向諧波分量的相對相位示意圖；
[001引 圖5(a)為0取30。時，X方向的時頻分析圖；
[0019] 圖5(b)為0取30°時，y方向的時頻分析圖；
[0020] 圖6(a)為0取30°時，諧波階段為140至Ij170次的條件下，近似圓偏的極紫外相 干光源在S維空間的電場分布W及在Time-E,平面和Time-Ey平面的投影示意圖；
[0021] 圖6化）為近圓偏的阿秒脈沖在Ex-Ey平面的投影示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所設及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可W相互組合。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法包括步驟：
[0024] S1、對線性偏振入射激光進行增強使其強度量級達到10"~10 "W/CM2;
[0025] S2、將增強之后的入射激光與雙原子氣體分子進行相互作用產(chǎn)生諧波，所述諧波 具有兩個不同方向的分量，調整所述線性偏振入射激光的偏振方向與分子軸的夾角，直至 獲取產(chǎn)生光源所需的諧波階段，所述諧波階段內(nèi)諧波波譜分量能量強度相等、相對相位為 90。；
[0026] S3、利用傅里葉逆變換公式將所述諧波階段內(nèi)能量強度相等，相對相位為90°的 兩個諧波分量的波譜轉換為兩個孤立的阿秒脈沖，將所述兩個孤立的阿秒脈沖合成后得到 近似圓偏的極紫外相干光源。
[0027] 上述步驟S1中，優(yōu)選采用等離子體增強場對入射的線性偏振激光進行增強，采用 等離子增強場有利于產(chǎn)生較寬的超連續(xù)譜，W用于后續(xù)合成脈寬更短的脈沖。等離子體增 強場能夠產(chǎn)生較寬的超連續(xù)譜，該是因為等離子體的結構使得激光在通過尖端縫隙的時候 尖端的自由電荷發(fā)生集體震蕩然后重新排布，在尖端產(chǎn)生了一個很大的電勢差，經(jīng)過的電 場強度就被增強。增強后的電場為空間非均勻場，增強之后的強度量級需達到10"~1〇1啼/ cm2,W用于后續(xù)與雙原子氣體分子相互作用產(chǎn)生諧波信號。
[002引上述步驟S2中，氣體可選用氮氣和二氧化碳等。產(chǎn)生的諧波的楠偏率
【主權項】
1. 一種產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法，其特征在于，所述方法包括步驟： 51、 對線性偏振入射激光進行增強使其強度量級達到IO13~IO14WAM2; 52、 將增強之后的入射激光與雙原子氣體分子進行相互作用產(chǎn)生諧波，所述諧波波譜 具有兩個不同方向的分量，調整所述線性偏振入射激光的偏振方向與分子軸的夾角，直至 獲取產(chǎn)生光源所需的諧波階段，所述諧波階段內(nèi)諧波波譜分量能量強度相等、相對相位為 90。； 53、 將所述諧波階段內(nèi)能量強度相等，相對相位為90°的兩個諧波分量的波譜轉換為 兩個阿秒脈沖，合成后得到近似圓偏的極紫外相干光源。
2. 如權利要求1所述的產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法，其特征在于，所述步 驟Sl中，選用等離子體增強場對線性偏振入射激光進行增強。
3. 如權利要求1所述的產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法，其特征在于，所述雙 原子氣體分子為N2。
4. 如權利要求3所述的產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法，其特征在于，所述線 性偏振入射激光的偏振方向與分子軸成25°~35°夾角。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種產(chǎn)生近似圓偏的極紫外相干光源的方法，所述方法包括步驟：S1、對線性偏振入射激光進行增強使其強度量級達到1013～1014W/CM2；S2、將增強之后的入射激光與雙原子氣體分子進行相互作用產(chǎn)生諧波，所述諧波波譜具有兩個不同方向的分量，調整所述線性偏振入射激光的偏振方向與分子軸的夾角，直至獲取產(chǎn)生光源所需的諧波階段，所述諧波階段內(nèi)諧波波譜分量能量強度相等、相對相位為90°；S3、將所述諧波階段內(nèi)能量強度相等，相對相位為90°的兩個諧波分量的波譜轉換為兩個阿秒脈沖，合成后得到近似圓偏的極紫外相干光源。實施本發(fā)明可產(chǎn)生諧波效率高、脈寬短的近似圓偏的極紫外相干光源。
【IPC分類】H01S4-00
【公開號】CN104701730
【申請?zhí)枴緾N201510116160
【發(fā)明人】祝曉松, 張曉凡, 陸培祥, 李洋, 王鳳
【申請人】華中科技大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月17日