混合氣體發(fā)射高次諧波的干涉效應(yīng).pdf

1、隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展,強(qiáng)場(chǎng)物理的研究引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,許多非線性光學(xué)現(xiàn)象,如高次諧波、非序列雙電離和閾上電離等在實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)觀察到了。強(qiáng)激光場(chǎng)與原子或分子氣體相互作用會(huì)產(chǎn)生相干輻射,其中輻射光的頻率是入射光頻率的整數(shù)倍,這種相干輻射就是高次諧波。在理論計(jì)算或者實(shí)驗(yàn)觀察中,高次諧波的產(chǎn)生可以分為兩個(gè)過(guò)程:單原子在激光場(chǎng)中的非線性響應(yīng)——單原子響應(yīng);激光場(chǎng)和諧波場(chǎng)在介質(zhì)中的傳播效應(yīng)——宏觀響應(yīng),并滿足相位匹配條件。單原子響應(yīng)的物理機(jī)制

2、可以用Corkum提出的“三步模型”解釋,宏觀響應(yīng)可以用激光場(chǎng)和諧波場(chǎng)的三維麥克斯韋方程描述。
　　在本文中,在低激光強(qiáng)度、低壓強(qiáng)(或低原子密度)和薄的氣體靶的情況下,我們可以忽略介質(zhì)對(duì)激光場(chǎng)的色散和吸收效應(yīng)及自由電子對(duì)激光場(chǎng)的影響,即認(rèn)為激光場(chǎng)在真空中傳播。同時(shí),介質(zhì)對(duì)高次諧波的色散和吸收效應(yīng)也都可以忽略,諧波場(chǎng)傳播的“源”項(xiàng)可以用在強(qiáng)場(chǎng)近似下的單原子響應(yīng)表示。若在氣體靶出射表面處收集高次諧波,則得到高次諧波的宏觀響應(yīng)。在該模型

3、下,首先,我們數(shù)值模擬了混合氣體(He和Ne)產(chǎn)生的高次諧波,并觀察到了與實(shí)驗(yàn)相符的干涉效應(yīng)現(xiàn)象;然后分析了發(fā)生干涉效應(yīng)的原因是由氣體He和Ne發(fā)射的諧波場(chǎng)相位差決定;最后,我們發(fā)現(xiàn)高次諧波的干涉效應(yīng)與混合氣體比例有關(guān),對(duì)于特定階次諧波的干涉效應(yīng)在相同激光強(qiáng)度下隨氣體比例變化而變化;通過(guò)增強(qiáng)激光強(qiáng)度,觀察到干涉相消的低階諧波區(qū)域變化不大,而干涉相長(zhǎng)的高階諧波區(qū)域有明顯的拓展,在高次諧波的截止位置附近處,發(fā)生最強(qiáng)干涉相長(zhǎng)的混合氣體比例是: