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对于原子与分子内部的电子而言,由于电子的运动速度很快,基本保持在几百阿秒的时间尺度内,所以我们需要找到更高时间分辨率的工具来对电子的运动进行研究,阿秒时间分辨激光脉冲就是一个研究超快科学的非常有效的工具。因此,孤立阿秒脉冲的产生无论是在理论上还是在实验上都很受关注。到目前为止,利用高次谐波的产生是得到孤立阿秒脉冲最有效的方法。由于高次谐波谱的平台区域越宽,就会得到越窄的阿秒脉冲,所以拓宽高次谐波谱是得到更窄阿秒脉冲较为可行的方案之一。
本论文针对氦原子提出了两种不同的方案来优化高次谐波谱,通过数值求解一维含时薛定谔方程,对高次谐波谱进行数值模拟,从而对高次谐波谱的优化进行理论研究。论文中两种拓宽高次谐波谱的方案分别是:第一,我们首先在一束基本脉冲上添加一束控制脉冲得到一个双色激光场,然后在双色场上添加低频场,从而研究低频场和双色场合成时对高次谐波谱的影响;第二,我们在双色场上添加静电场,从而研究静电场和双色场合成时对高次谐波谱的影响。我们通过这两种方案来研究不同激光场条件下产生的高次谐波谱。
计算结果表明,当在双色激光场上添加低频场或静电场时,高次谐波谱的平台区域都可以有效的被拓宽,而且也可以有效的选择短量子路径来得到孤立的阿秒脉冲。我们还通过改变低频场的强度,研究强度的改变对高次谐波谱的影响。结果表明,通过调节低频场强度可以进一步拓宽高次谐波谱的平台区域。此外,我们还采用经典力学的方法来研究高次谐波谱,结果发现利用经典力学方法得到的结果与利用全量子理论计算方法得到的结果符合的很好。并且,结合了经典的电离-回碰动能分布、电离速率以及时频分布对高次谐波谱平台区域的拓宽进行了合理的解释。