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基于高次谐波产生过程(HHG)的极紫外(XUV)阿秒(as,10-18s)激光脉冲是目前超快科学技术最前沿的内容,在凝聚态物理、光物理、原子分子物理、同步辐射等领域具有重要的应用,可以用以测量跟踪原子内电子的动力学行为。由于价电子的本征运动时间达到亚飞秒量级,随着人们对物质瞬态过程研究的深入,传统上采用飞秒光学泵浦探测技术的常规超快动力学已经不足以进行原子内部动力学的研究了,而阿秒激光脉冲的出现为人们提供了足够的时间分辨率以提取原子内电子动力学的信息。针对这一背景,本论文围绕极紫外阿秒激光平台的设计搭建工作,系统开展了阿秒激光脉冲产生、测量的相关研究。经过6年左右努力,所开展过的主要工作及取得的创新性结果如下: 1、研究了周期量级的载波包络相位(CEP)锁定的钛宝石脉冲激光。利用空心光纤展宽压缩技术获得亚5fs,0.4mJ的驱动脉冲激光,对振荡器、放大器分别进行相位锁定,并将其作为阿秒脉冲激光平台的前级光源。 2、搭建了高次谐波光源。研究了稀有气体在强激光场中辐射高次谐波的过程,以氖气为作用气体发生高次谐波辐射,其截止区连续谱带宽达到15eV,支持傅里叶转换极限为216as的阿秒脉冲。利用空间分辨的光谱研究了高次谐波产生过程中的量子轨道效应。 3、设计并建成阿秒条纹相机测量系统。用电子飞行时间谱仪测量在叠加场调制下,阿秒脉冲电离的光电子能谱,反演重建阿秒脉冲的信息,同时对叠加场的波形进行直接采样测量。利用多层钼硅镀膜镜进行光谱选择,提取出高次谐波截止区对应的单个阿秒脉冲,测得其中心光子能量82eV,脉宽160as。 4、在稀有气体中利用周期量级驱动激光产生HHG的过程对驱动激光非常敏感,为了提高这个过程的可控性,设计了光场相干合成系统,对驱动激光的超连续光谱的不同成分进行独立的控制。论文中讨论了该系统的设计方案以及前期工作。 5、针对中红外驱动激光产生高次谐波的研究需要,系统进行了4H-SiC晶体产生中红外飞秒激光的非线性效应研究,通过该晶体获得了波长覆盖3-5μm的差频飞秒激光输出。