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太赫兹(THz):介于微波与红外光之间,频率:0.1~10 THz,波长为:0.03~3 mm。外加强激光场(~1013W/cm2及以上)与原子或分子作用可以产生太赫兹。超短激光脉冲和空气作用产生太赫兹已被广泛研究。太赫兹的产生有两个重要过程:第一,原子或分子核外的电子,在外加激光场的驱动下,摆脱原子核的库仑束缚,被电离。第二,被电离掉的电子在空间运动。即原子或分子核外的电子在外加激光场的作用下电子会脱离原子核库仑的束缚,发生隧穿电离事件,同时被电离掉的电子获得一定的速度在空间运动,形成电流,同时辐射出太赫兹频段的光波。太赫兹的产生过程和高次谐波中的三步模型类似。特别是高次谐波三步模型中的前两步,电子被离,电子在空间的运动。太赫兹方面的工作一直是一个比较热的话题,但是提高太赫兹的产率一直是人们更加关注的热点问题。超强超短激光和一些靶材料作用发射出太赫兹的很多问题已经被研究,但是太赫兹方面仍然有很多问题待深入研究,发现,解决。人们进一步探究太赫兹的产生过程的脚步从未停止,我们通过利用半经典光电流模型(PC光电流模型),求解含时薛定谔方程(Time-dependent Schr(?)dinger equation,TDSE),两种不同的模型方法开展我们的理论研究工作。我们的研究工作主要包含以下几个方面:(1)我们基于TDSE发展了一套新的方法来模拟计算THz,我们通过分离波函数的方法,波函数在空间演化的时候,我们把空间波函数分成两部分,内部空间波函数和外部空间波函数。这样以来,我们就可以把吸收掉的波函数提取出来。根据经典的光电流模型,真正对THz有贡献的波函数,正是被吸收掉的波函数。由于我们频谱的分辨率要求非常高,因此我们模拟的时间非常长,但是我们的计算机内存有限,为了解决这个问题,我们把外部空间波函数由长度规范转化成速度规范,在动量空间下进行传播,这样大大降低了我们的计算量,提高了计算效率,最重要的是提高了我们模拟计算THz的精度。(2)我们研究了量子效应,研究了第一激发态电子波函数对THz产生过程的影响。同时我们还研究了电子波包的干涉效应对THz产生过程的影响。经典的光电流模型没有考虑第一激发态的贡献,只考虑了基态电子的贡献。这就相当于一个二能级系统,电子直接从基态跃迁到连续态,这样做是非常不科学,不严谨的。针对这个问题,我们采用两种不同的模型方法,定性地得出了一样的结论。(3)我们向驱动激光场中引入一个合适的静电场可以提高THz产率,通常大家认为,单色场是不能产生THz的,实验中大多采用双色场,基频光和它的二阶谐波的组合场产生THz。我们向一个单色场中引入一个静电场,同样可以产生THz。当然,我们向一个双色场体系中,合理地引入一个静电场,可以提高THz的产率,而且对第二束激光的波长和相位有更多的选择。同时,随着我们所引入的静电场的增加,THz产率也会增加。(4)强场和靶材料相互作用辐射出太赫兹,我们选用的靶材料为气体(氮气)。