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1960年第一台红宝石激光器发明至今,脉宽更短、能量更高的激光脉冲就一直是科学工作者奋斗的目标。近几十年来,随着激光技术的快速发展,几十飞秒甚至周期量级的超强超快激光脉冲的实现,强场激光物理的研究不断取得新的突破,一些运用传统微扰理论所无法解释的极端非线性物理现象出现,例如:高次谐波、阈上电离、阿秒脉冲的产生。随着光学参量放大技术(OPA)等激光技术的发展,目前可以将钛宝石激光器800nm的激光脉冲转化到中红外波段,这对激光物理领域有着重要的意义。中红外波段的周期量级激光与物质相互作用时,电离过程更容易进入隧穿电离区域。隧穿电离几率对电场强度的指数依赖使得电离在亚光周期的时间范围内发生,开启了亚光周期动力学过程。本研究瞄准周期量级的中红外激光脉冲与物质相互作用的研究热点,重点研究了周期量级的中红外激光脉冲与透明固体相互作用过程中的电离过程。基于商品化的飞秒激光器和自主搭建的OPA提供的载波包络相位(CEP)稳定的周期量级的中红外激光脉冲,研究了激光成丝过程中的CEP效应及固体中电子有效约化质量对光致电离的影响。 本研究主要内容包括:⑴在实验上利用CEP稳定的周期量级中红外激光与熔融石英相互作用,当激光脉冲聚焦在样品出射面附近时,能观察到超连续谱随激光脉冲CEP的周期性变化,变化周期为π。当焦点向样品前表面移动时,这种CEP效应逐渐减弱直至消失。模拟超短激光脉冲在固体中的传输发现尽管CEP效应来自于电子的隧穿电离,但此时超连续谱主要来自于自相位调制及激光脉冲的自变陡,随后大量的电子电离反而会破坏CEP效应。⑵利用泵浦-探测实验方法,研究了周期量级的中红外强激光下,ZnO材料中能带带隙附近的实时光致吸收过程,中红外激光相对样品的偏振方向不同时,光致吸收随中红外激光强度的增加而增加的变化规律不同。模拟结果表明这种光致吸收对偏振方向的依赖主要是由ZnO材料中不同方向上的电子、空穴的有效质量不同而引起的。越小的约化有效质量,混合多光子电离的通道数越多,探测光越容易被吸收导致更大的吸收系数,因此对于越小的电子、空穴约化质量,吸收率饱和所对应的泵浦光强度越低。