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一维周期势条件下固体高次谐波产生的数值模拟

中文摘要

强激光与物质相互作用过程中高次谐波产生为阿秒脉冲的合成提供了有利保证。利

用阿秒脉冲可以实现对超快电子运动的探测和操控，进而推动阿秒科学的发展。与原子、

分子体系相比，固体材料具有高密度、周期性的特点，在外加激光场的作用下，具有提

高高次谐波效率的潜在优势。因而固体高次谐波产生的相关动力学研究成为强场物理的

研究热点之一。本文以一维周期势为理论模型模拟固体材料，通过求解长度规范下的含

时薛定谔方程，探究固体高次谐波产生的电子动力学过程，主要包含以下两方面的内容：

（1）啁啾场中单色周期势高次谐波产生的电子动力学。通过求解一维含时薛定谔

方程，数值模拟了啁啾激光场中单色周期势高次谐波的产生。利用准经典模型结合各能

带电子布居数以及时频分布，揭示了啁啾激光场中单色周期势高次谐波产生的物理机制，

分辨了贡献高次谐波产生的多通道，提出了利用啁啾脉冲操控量子通道的方案。

（2）双色周期势高次谐波产生的电子动力学。基于含时薛定谔方程，揭示了一维

单色周期势与双色周期势高次谐波产生的不同。提出利用静电场与梯形场的复合场，提

高双色周期势高次谐波谱第二平台谐波效率。通过调节双色周期势对称性，实现单量子

路径贡献第二平台区域。此外，双色周期势高次谐波谱中极小值的出现与第三导带到第

一导带的带间跃迁路径密切相关。

关键词：一维周期势，高次谐波产生，谐波效率，量子通道，谐波极小值

NumericalSimulationofHigh-OrderHarmonicGenerationfrom

SolidsunderOne-DimensionalPeriodicPotentialCondition

Abstract

Duringtheinteractionbetweenthelaserandmatters,thehigh-orderharmonicgeneration

hasbeenconsideredasthemostpromisingmethodtoproduceattosecondpulses.The

attosecondpulsecanbeusedtodetectandcontroltheultrafastelectronmotion,andthenit

promotesthedevelopmentofattosecondscience.Comparedwiththeatomicandmolecular

systems,solidmaterialshavethecharacteristicsofhighdensityandperiodicity.Withthe

interactionofexternallaserfield,solidmaterialshavethepotentialadvantagestoimprovethe

harmonicefficiency.Therefore,therelateddynamicsabouttheharmonicemissionfromthe

solidhasbecomeoneofthehottopicsinstrongfieldphysics.Inthisthesis,

one-dimensionalperiodicpotentialisemployedasthetheoreticalmodeltosimulatedthe

solids.Bysolvingthetime-dependentSchrödingerequationunderthelengthgauge,the

electrondynamicsisinvestigatedinthehigh-orderharmonicgenerationprocessfro