原子和小分子体系高次谐波产生的理论研究_毕业设计.doc

摘 要 高次谐波的产生是强激光场与物质相互作用过程中产生的一种高阶非线性现象。作为产生紫外线以及软X射线等相干光源的主要工具，高次谐波的产生在近二十年来吸引了众多研究者的关注。为了得到更窄更强的阿秒脉冲，拓宽高次谐波谱的平台区域和提高高次谐波谱的强度是人们需要实现的首要目标。此外，高次谐波的产生还在分子超快过程探测方面具有潜在的应用前景。针对以上热点问题，在本文中，不仅对原子的高次谐波谱进行优化，以期得到持续时间更短的阿秒脉冲，而且对分子高次谐波的产生进行理论研究，从而对分子结构以及强场中电子的运动进行探测。 本文的主要研究内容如下：(1)拓宽高次谐波谱的平台区域。本文使用三色合成激光场从理论上提出了拓宽高次谐波谱的平台区域的一种方案，还研究了控制脉冲的参数在拓宽高次谐波谱中的作用。计算结果表明，三色场方案可以有效的拓宽高次谐波谱的平台区域，此外，利用经典的电离和复合的动能分布图和量子的时频分布图对高次谐波谱的拓宽机制进行了合理的解释。(2)提高高次谐波的强度。首先，通过使用基态和第一激发态的相干叠加作为初始态可以使得谐波的强度提高8个数量级。此外，还使用基态和高里德伯态的相干叠加作为初始态来提高高次谐波谱的强度，由此可见用基态和激发态的相干叠加作为初始态是实现提高高次谐波的强度的一个很有效的方法。(3)对称的双原子分子高次谐波产生。本文通过数值求解非Born-Oppenheimer (B-O)近似下的一维含时薛定谔方程研究激光参数对H2+分子高次谐波产生的影响。从计算结果中可以发现在H2+的高次谐波谱中存在两类干涉最小值，其中一类位于谐波的低阶区域，对激光参数的变化不敏感，是由分子本身的结构决定的；而另一类位于谐波的高阶区域，随着激光参数的变化而变化，是由激光诱导的电子动力学过程引起的。(4)不对称分子高次谐波的产生。通过求解非B-O近似下的一维含时薛定谔方程，理论研究了不对称分子HeH2+的高次谐波的产生。结果表明，不对称分子高次谐波谱中最小值的出现是由于谐波产生过程中不同通道之间的干涉造成的。此外，本文还研究了核信号对不对称分子高次谐波产生的影响，计算结果不仅展示了不同的初始振动态在高次谐波产生过程中的作用，而且呈现出同位素对分子高次谐波谱的影响。 【关键词】高次谐波的产生 平台区域 谐波强度 干涉 【论文类型】基础研究 Title：Theoretical exploration of high-order harmonic generation from atoms and small molecules Major：Atomic and Molecular Physics Name： HuiNi Du Signature： Supervisor：XiangYang Miao Signature： Abstract High-order harmonic generation (HHG) is a nonlinear phenomena resulting from the interaction of intense laser fields with the atoms and small molecules. As a tool to generate extreme ultraviolet (XUV) light source and even soft X radiation source, HHG has attracted more and more attention during the last two decades. To generate an intense short attosecond pulse, how to extend the plateau and improve the intensity of the HHG is the most important issue. Additionally, HHG also plays a significant role in the detection of ultrafast processes with its potential application. Aiming at the above hot issue, in this article, we not only optimize the HHG in atoms, but also investigate the molecular high-order harmonic generation, from which the molecular structure as