极紫外阿秒脉冲在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应

郑颖辉; 曾志男; 李儒新; 徐至展

doi:10.7498/aps.56.2243

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摘要
当红外强激光和极紫外(XUV)阿秒脉冲共同作用于原子分子时，电离出去的电子通常会吸收和辐射激光光子而发生能量扩展.讨论了由于XUV阿秒脉冲的短波长与扩展后的电子波包尺度可相比拟时在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应.采用H+2作为模型分子，并把分子轴置于激光场的传播方向，通过解二维含时薛定谔方程并比较考虑非偶极效应和采用偶极近似两种方法计算得到的结果，两者相比，前者的谐波强度降低，谐波频率向低级次稍有移动，电子能谱的能带内出现了更多的光电子峰.在相同的光电子能量处，两种方法计算得到的信号强度相差2—5倍.并且这种非偶极效应随着红外基频光光强的增大而增强，随阿秒脉冲波长的增大而减弱.

关键词:
非偶极效应 /

光场空间不均匀性 /

阿秒脉冲 /

高次谐波产生
Abstract
When intense infrared laser and extreme ultraviolet (XUV) attosecond pulse interact with an atom or molecule, the released electrons generally suffer a spread of energies due to the absorption and emission of laser photons. The nondipole effects in the high-order harmonic generation caused by the short wavelength of XUV attosecond pulse which is comparable to the scale of spreading electron wavepacket are discussed in this paper. The H+2 ion as a model molecule is assumed to be aligned along the propagation direction of the laser field. By solving the two-dimensional time-dependent Schrdinger equation and comparing the results taking account of nondipole effects with those under the dipole approximation, we find that intensity of the former harmonic yield is lower than that of the latter with a shift of the frequency towards lower order harmonics, and that more photoelectron peaks appear in the energy band of the photoelectron spectrum and the difference of their signal intensity at the same photoelectron energy is 2—5-fold. The results of numerical simulation also show that the nondipole effects are enhanced with the infrared laser field strength increasing and are weakened with the wavelength of attosecond pulse increasing.

Keywords:
nondipole effects /

spatial nonuniformity of the laser pulse /

attosecond pulse /

high-order harmonic generation
作者及机构信息
郑颖辉²,

曾志男¹,

李儒新¹,

徐至展¹

(1)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800; (2)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800;中国科学院研究生院，北京 100049

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60578049， 10523003)和上海市科学技术委员会基础研究重大项目资助的课题.
Authors and contacts
Zheng Ying-Hui²,

Zeng Zhi-Nan¹,

Li Ru-Xin¹,

Xu Zhi-Zhan¹

(1)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800; (2)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800;中国科学院研究生院，北京 100049
参考文献

施引文献

[1]	马堃, 朱林繁, 颉录有. Ar原子和K⁺离子序列双光双电离光电子角分布的非偶极效应. 物理学报, 2022, 71(6): 063201. doi: 10.7498/aps.71.20211905
[2]	汉琳, 苗淑莉, 李鹏程. 优化组合激光场驱动原子产生高次谐波及单个超短阿秒脉冲理论研究. 物理学报, 2022, 71(23): 233204. doi: 10.7498/aps.71.20221298
[3]	徐新荣, 仲丛林, 张铱, 刘峰, 王少义, 谭放, 张玉雪, 周维民, 乔宾. 强激光等离子体相互作用驱动高次谐波与阿秒辐射研究进展. 物理学报, 2021, 70(8): 084206. doi: 10.7498/aps.70.20210339
[4]	郑立, 刘寒, 汪会波, 王阁阳, 蒋建旺, 韩海年, 朱江峰, 魏志义. 极紫外飞秒光学频率梳的产生与研究进展. 物理学报, 2020, 69(22): 224203. doi: 10.7498/aps.69.20200851
[5]	吕孝源, 朱若碧, 宋浩, 苏宁, 陈高. 基于正交偏振场的双光学控制方案获得孤立阿秒脉冲产生. 物理学报, 2019, 68(21): 214201. doi: 10.7498/aps.68.20190847
[6]	唐蓉, 王国利, 李小勇, 周效信. 红外激光场中共振结构原子对极紫外光脉冲的压缩效应. 物理学报, 2016, 65(10): 103202. doi: 10.7498/aps.65.103202
[7]	曾婷婷, 李鹏程, 周效信. 两束同色激光场和中红外场驱动氦原子在等离激元中产生的单个阿秒脉冲. 物理学报, 2014, 63(20): 203201. doi: 10.7498/aps.63.203201
[8]	黄峰, 李鹏程, 周效信. 利用两色组合激光场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲. 物理学报, 2012, 61(23): 233203. doi: 10.7498/aps.61.233203
[9]	陈基根, 杨玉军, 陈漾. 附加谐波脉冲生成强的39阿秒孤立脉冲. 物理学报, 2011, 60(3): 033202. doi: 10.7498/aps.60.033202
[10]	成春芝, 周效信, 李鹏程. 原子在红外激光场中产生高次谐波及阿秒脉冲随波长的变化规律. 物理学报, 2011, 60(3): 033203. doi: 10.7498/aps.60.033203
[11]	潘慧玲, 李鹏程, 周效信. 利用两束同色激光场和半周期脉冲驱动原子产生单个阿秒脉冲. 物理学报, 2011, 60(4): 043203. doi: 10.7498/aps.60.043203
[12]	李伟, 王国利, 周效信. 啁啾激光与半周期脉冲形成的组合场驱动原子产生单个阿秒脉冲. 物理学报, 2011, 60(12): 123201. doi: 10.7498/aps.60.123201
[13]	陆莹瑛, 曾志男, 郑颖辉, 邹璞, 刘灿东, 龚成, 李儒新, 徐至展. 双色光场驱动产生单个阿秒脉冲过程中的宏观效应. 物理学报, 2011, 60(10): 103202. doi: 10.7498/aps.60.103202
[14]	罗牧华, 张秋菊, 闫春燕. 超相对论激光和稠密等离子体作用产生阿秒脉冲的优化. 物理学报, 2010, 59(12): 8559-8565. doi: 10.7498/aps.59.8559
[15]	叶小亮, 周效信, 赵松峰, 李鹏程. 原子在两色组合激光场中产生的单个阿秒脉冲. 物理学报, 2009, 58(3): 1579-1585. doi: 10.7498/aps.58.1579
[16]	洪伟毅, 杨振宇, 兰鹏飞, 张庆斌, 李钱光, 陆培祥. 非平行偏振双色场驱动产生脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲. 物理学报, 2009, 58(7): 4914-4919. doi: 10.7498/aps.58.4914
[17]	张庆斌, 洪伟毅, 兰鹏飞, 杨振宇, 陆培祥. 利用调制的偏振态门控制阿秒脉冲的产生. 物理学报, 2008, 57(12): 7848-7854. doi: 10.7498/aps.57.7848
[18]	洪伟毅, 杨振宇, 兰鹏飞, 陆培祥. 利用低频场控制轨道直接产生低于50阿秒的单个脉冲. 物理学报, 2008, 57(9): 5853-5858. doi: 10.7498/aps.57.5853
[19]	郑君, 盛政明, 张杰. 高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列. 物理学报, 2005, 54(6): 2638-2644. doi: 10.7498/aps.54.2638
[20]	曾志男, 李儒新, 谢新华, 徐至展. 采用双脉冲驱动产生高次谐波阿秒脉冲. 物理学报, 2004, 53(7): 2316-2319. doi: 10.7498/aps.53.2316

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极紫外阿秒脉冲在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应

1. (1)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800; (2)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800;中国科学院研究生院，北京 100049

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60578049， 10523003)和上海市科学技术委员会基础研究重大项目资助的课题.

收稿日期: 2006-02-23

修回日期: 2006-12-18

刊出日期: 2007-02-05

摘要: 当红外强激光和极紫外(XUV)阿秒脉冲共同作用于原子分子时，电离出去的电子通常会吸收和辐射激光光子而发生能量扩展.讨论了由于XUV阿秒脉冲的短波长与扩展后的电子波包尺度可相比拟时在高次谐波产生过程中引起的非偶极效应.采用H+2作为模型分子，并把分子轴置于激光场的传播方向，通过解二维含时薛定谔方程并比较考虑非偶极效应和采用偶极近似两种方法计算得到的结果，两者相比，前者的谐波强度降低，谐波频率向低级次稍有移动，电子能谱的能带内出现了更多的光电子峰.在相同的光电子能量处，两种方法计算得到的信号强度相差2—5倍.并且这种非偶极效应随着红外基频光光强的增大而增强，随阿秒脉冲波长的增大而减弱.

关键词:

Nondipole effects in high-order harmonic generation induced by extreme ultraviolet attosecond pulse

1.
(1)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800; (2)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800;中国科学院研究生院，北京 100049

Received Date: 23 February 2006

Accepted Date: 18 December 2006

Published Online: 05 February 2007

Abstract: When intense infrared laser and extreme ultraviolet (XUV) attosecond pulse interact with an atom or molecule, the released electrons generally suffer a spread of energies due to the absorption and emission of laser photons. The nondipole effects in the high-order harmonic generation caused by the short wavelength of XUV attosecond pulse which is comparable to the scale of spreading electron wavepacket are discussed in this paper. The H+2 ion as a model molecule is assumed to be aligned along the propagation direction of the laser field. By solving the two-dimensional time-dependent Schrdinger equation and comparing the results taking account of nondipole effects with those under the dipole approximation, we find that intensity of the former harmonic yield is lower than that of the latter with a shift of the frequency towards lower order harmonics, and that more photoelectron peaks appear in the energy band of the photoelectron spectrum and the difference of their signal intensity at the same photoelectron energy is 2—5-fold. The results of numerical simulation also show that the nondipole effects are enhanced with the infrared laser field strength increasing and are weakened with the wavelength of attosecond pulse increasing.

Keywords:

nondipole effects /
spatial nonuniformity of the laser pulse /
attosecond pulse /
high-order harmonic generation

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