Bound electron nonlinearity beyond the ionization threshold
虽然强场激光诱导电离是许多应用的基础过程,但在电离存在下,原子和分子的非线性极化率一直没有绝对测量。例如,这些信息对于理解高强度超短脉冲在物质中的传播至关重要。在这里,我们提出了绝对的空间和时间分辨测量的超快激光驱动的非线性极化率在氩,氪,氙,氮和氧高达几个百分点的电离分数。这些测量使确定的非微扰束缚电子的非线性远远超出电离阈值,在那里它被发现是近似线性的强度。
2018-02-10 physics.optics
Optical nonlinearity in Ar and N$_2$ near the ionization threshold
我们直接测量了氩和氮在薄气体靶中对电离阈值附近激光强度的非线性光学响应。没有观察到瞬时负非线性折射率,也没有观察到饱和,与先前的测量相反[Loriot等人,17,13429(2009)]和计算[Brée等人,物理修订信函106,183902(2011)]。此外,我们能够干净地分离氮气中的非线性响应的瞬时和旋转分量。在Ar和N $_2$中,我们观察到峰值瞬时折射率响应与激光强度成线性关系,直到电离点,然后它突然变成负的和~常数,与等离子体产生一致。
2011-08-15 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
High Resolution Temperature-Resolved Spectroscopy of the Nitrogen Vacancy $^{1}E$ Singlet State Ionization Energy
本研究利用磁介导自旋选择性光致发光猝灭技术,通过改变激光波长与金刚石温度,精确测定了金刚石氮空位中心 $\mathrm{^{1}E}$ 单态的电离能范围(2.29-2.33 eV),将其不确定度降低了约一半。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Electronic quantum coherence induced by strong field molecular ionization
电子相干性的存在可以从根本上改变光与原子、分子等量子系统的非线性相互作用,但在过去几十年的强场非线性光学研究中,这种非线性相互作用一直没有被观测到。在这里,我们报告的产生电子量子相干性的强场电离氮分子在一个强烈的800 nm的激光场。通过观察共振四波混频过程,在该过程中,中心波长为800 nm和1580 nm的两个泵浦脉冲在时间上彼此分离,实验揭示了相干性。用三能级量子模型计算了N_2^+离子的非线性极化响应,进一步再现了实验观察。我们的结果表明,强场电离提供了一种独特的方法来产生一个完全相干的分子波包封装的旋转,振动和电子状态。
2018-08-12 physics.optics
Real-time observation of dynamics in rotational molecular wave packets by use of "air laser" spectroscopy
利用强场电离诱导氮分子转动光谱研究了无场分子排列中由量子转动态相干叠加而成的转动波包随时间的演化。我们表明,这种技术独特地允许实时观察的超快动态的旋转波包中的个别旋转状态。我们的分析还表明,氮激光存在两个产生通道,揭示了强飞秒激光脉冲产生的空气激光背后的粒子数反转机制。
2014-03-21 physics.optics
Electronic-vibrational dynamics and coherence in x-ray transient absorption of N2+ induced by strong-field ionization
National University of Defense Technology(国防科技大学)
通过发展电离耦合模型,研究强场电离诱导的氮离子中电子-振动耦合动力学,揭示激发态A²Π_u在K边吸收中的关键作用,并提出避免谱重叠以确定布居的新方案。
2024-11-17 physics.atom-ph physics.optics
Spectroscopy of photoionization from the $^1E$ singlet state in nitrogen$-$vacancy centers in diamond
本文通过光致发光场猝灭效应测量金刚石NV中心单重态与三重态之间的能隙,发现温度依赖性电离阈值,将单重态定位在金刚石带隙内。
2024-02-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Flowing cryogenic liquid target for terahertz wave generation
强激光脉冲激发凝聚态物质产生的太赫兹波辐射不仅反映了激光与物质相互作用的细节,而且提供了明亮的太赫兹波源。流动液体靶具有为每个激光脉冲提供新鲜区域的优点。为了演示激光激发下的无碎片目标,我们研究了使用液氮作为目标。通过在周围环境中建立一条流动的液氮线,我们成功地观察到了短脉冲激发下的宽带太赫兹辐射。我们的低温生产线能够承受高重复频率(1 kHz)激光的激发。从液氮发射的太赫兹峰值场与从液态水发射的太赫兹峰值场相当,但观察到更宽的带宽。该实验为研究太赫兹波产生过程和理解不同液体中的激光诱导电离提供了新的机会。
2020-07-27 physics.app-ph physics.optics
Role of rotational coherence in femtosecond-pulse-driven nitrogen ion lasing
采用泵浦-种子方案,对N $_2^+$在391和428 nm激光的旋转分辨偏振特性进行了实验研究。通过改变泵浦光和种子光的线性偏振之间的相对角度,发现391 nm激光的P和R分支的偏振反向旋转。相比之下,428 nm激光的两个分支都保持沿着泵浦偏振。基于一个完整的物理模型,同时考虑了瞬态光电离和离子的电子、振动和转动量子态之间的耦合,发现了这一令人困惑的反常偏振特性的根源,认为电离后的级联共振拉曼过程在离子基态X $^2Σ_g^+(ν=0)$中产生了$J$和$J$ +2的转动态之间的负相干,这导致391-nm激光的P和R分支的镜像对称偏振。实验和理论都表明,所证明的转动相干性对阐明N $_2^+$激光的增益机制具有极其关键的作用,并开辟了超快强场下量子光学的途径。
2020-05-22 physics.atom-ph physics.optics
Low charge-noise nitrogen-vacancy centers in diamond created using laser writing with a solid-immersion lens
本文报道了固体浸没透镜(SIL)促进脉冲激光诱导金刚石中氮空位(NV)中心的产生。SIL使激光写入的能量低至每脉冲5.8 nJ,并允许空位形成接近金刚石表面,而不诱导表面石墨化。我们在以前未探索的制度,晶格空位产生隧道击穿,而不是多光子电离。我们提出了三个样品,其中NV中心阵列激光写入之间的距离约1 $μ$ m和40 $μ$ m从金刚石表面,所有呈现窄分布的光学线宽与平均值之间的62.1 MHz和74.5 MHz。线宽包括由用于电荷状态稳定的532 nm再泵浦激光引起的长期光谱扩散的效果,从而强调所产生的色心的特别低的电荷噪声环境。这种高质量的NV中心是采用双光子量子干涉与单独的NV中心的实际应用的优秀候选者。最后,我们提出了一个模型,从非均匀加宽的NV中心光学线宽解开功率展宽。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Optical Interference Effect in Strong-field Electronic Coherence Spectroscopy
本研究利用高强度少周期红外激光泵浦-探测装置,探究了氩和分子氮离子中的强场诱导电子相干,发现光学干涉效应在不同离子中表现各异,并量化了脉冲形状等特性对分离目标相干信号的重要性。
2025-09-16 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Theory of femtosecond strong field ion excitation and subsequent lasing in N$_2^+$
用波长为800 nm的飞秒激光脉冲泵浦空气或纯氮,在最近的实验中观察到了波长为391和428 nm的延迟无腔前向激射。产生激光的机制是非常有争议的。在这篇文章中,我们解释了延迟发射的存在下,同时耦合基态X $^2Σ_g^+$的单电离氮分子N $_2^+$的状态A $^2Π_u$和B $^2Σ_u^+$的长寿命偏振。中性氮分子在强激光场中的电离和随后的离子激发由布洛赫方程系统描述,该方程系统提供了在激光脉冲结束时处于基态和激发态A和B的离子分布。B-X跃迁波长处的延迟信号放大由麦克斯韦-布洛赫方程组描述,偏振耦合由弱激光后脉冲维持。两个制度的信号放大被确定:在低气压下的几个ps的持续时间和在高气压下的短(亚皮秒)信号的信号。理论模型与实验结果进行了比较。
2020-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High-brightness switchable multi-wavelength remote laser in air
基于放大自发发射(ASE)的空气中的远距离激光在后向和前向传播方向上产生相当好的准直相干光束,为新的遥感方法开辟了可能性。基于ASE的远程激光器被示出为能够使用分子氮在~391和337 nm处操作,或者使用分子氧作为增益介质在~845 nm处操作,这取决于所采用的泵浦激光器。迄今为止,还没有实现允许动态切换工作波长的空气中的多波长激光器,尽管这种类型的激光器对于检测多种危险气体肯定非常重要。在这封信中,我们展示了,第一次,我们的知识,一个谐波种子可切换的多波长激光器在空气中驱动的强烈的中红外飞秒激光脉冲。此外,多波长远程激光器中的粒子数反转发生在超快时间尺度(即,小于~200 fs),这是由于通过内价电子的强场电离直接形成激发的分子氮离子,这与先前报道的基于电离的分子氮的电子复合或基于由分子氧的共振双光子解离产生的原子氧碎片的共振双光子激发的泵浦机制根本不同。空气中明亮的多波长激光为基于非线性光谱的多种污染物远程检测开辟了前景。
2011-07-22 physics.atom-ph physics.optics
Optical ionization effects in kHz laser wakefield acceleration with few-cycle pulses
本文研究千赫兹重复频率激光尾场加速中气体靶对性能的影响,发现氢气优于氮气和氦气,其电离效应较弱,能产生高达10 MeV的准单能电子束,并采用差压抽气实现连续运行,为高重复频率LWFA技术奠定基础。
2024-09-20 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph