1。2  高次谐波

   高次谐波（High-order harmonic generation，HHG）是在原子或分子与强激光脉冲发生作用时产生的一种非线性物理现象，它会释放出超短相干光束，通常通过常见的、中心波长为800纳米左右的掺钛蓝宝石激光器产生。From+优 尔-论+文W网www.youerw.com 加QQ752018`766

    通常用三步模型来解释高次谐波的产生过程，在这个模型下可以认为电场是准静态的，原子与强激光发生作用会诱发隧穿电离，进入连续态中的电子在随着外场振动的过程中，会获得额外的有质动力能，当它再次回到原子核附近时有几率被原子核俘获，并且辐射出光子，光子的能量等于电子从激光场中获得的动能和原子本身的电离能之和。

1。2。1  高次谐波的研究意义

    高次谐波作为强激光与物质作用过程中出现的一种非线性现象，具有广泛的应用前景，可概括为以下几个方面：

第一，高次谐波是突破飞秒、获得阿秒相干脉冲的主要途径[6-8]。自从激光器问世以来，人们持续不断地减小激光脉冲的宽度，这提升了化学、物理和生物等学科中的测量手段，并提升人们对未知领域的探索能力。由于高次谐波具有较宽的光谱范围，使它可以成为产生阿秒脉冲的方法。如果可以将分辨率提升到阿秒量级，人们就可以观测更小范围内的一些过程，比如原子内电子的运动过程。因此，阿秒技术的发展，具有极其重要的应用价值。

第二，利用高次谐波辐射可以获得相干的、波长可以连续调谐的、脉冲持续时间很短的XUV波段以及X射线光源[9,10]。目前，已经可以通过超强短激光在惰性气体介质中产生的高次谐波达到“水窗”波段[11]。在这个波段范围内，水对于光的吸收小于碳对光的吸收，因此可以通过“水窗”波段内的光源将生物样品中的水作为背景与其它分子分离，从而可以进行分子水平上的动态观察。这使得高次谐波在生物活体细胞结构的X射线激光成像，及获得生物细胞和亚细胞结构的显微成像等方面具有重要意义。

第三，因为高次谐波辐射具有脉冲持续时间短、频带窄、波长可调谐的特点，使得它广泛应用于一些对时间和空间分辨率有高要求的研究领域。例如，激光等离子体诊断，原子内壳层的光电离合双光子电离，材料科学和化学中的表面物理和化学，半导体的全息光刻，和原子团簇的电子和几何结构等。论文网

第四，高次谐波的研究同时也带动了强场物理领域的研究。由于激光技术的日新月异，实验上所获得的电场强度已经达到甚至超过了原子内部的电场强度，这种极端物理条件的实现推动了其他各个学科的发展，开辟了众多全新的物理研究领域。

1。2。2  高次谐波的研究进展

1。3  本文的主要工作

   本文的主要内容是利用强场近似模型对高斯脉冲和平顶脉冲产生高次谐波的衰减率进行了比较，并在此基础上研究了高次谐波转换效率与原子种类、脉冲宽度和激光强度之间的关系，获得了高次谐波随激光波长和原子电离势的衰减律，对改善高次谐波效率具有一定的参考价值。

    第二章为理论方法。将首先介绍半经典理论，利用半经典理论对高次谐波的产生进行解释，并讨论高次谐波的截止位置。然后介绍强场近似模型，并对求解含时薛定谔方程作论述。

第三章为结果与讨论。将重点讨论高次谐波的产生效率与哪些因素有关，并且利用半经典三步模型来解释数值计算结果。

    最后，结论部分对主要工作和规律进行了总结，并对未来工作进行展望。