Spectral properties of high-order harmonic radiation enhanced by XUV-driven electron-hole dynamics
University of Connecticut（康涅狄格大学）
研究揭示了XUV驱动的电子-空穴动力学对高阶谐波辐射光谱特性的影响，强调了偶极相位对延迟和强度的敏感性及退相干对信号的抑制作用。
2026-01-29 physics.atom-ph
Drastically enhanced high-order harmonic generation from endofullerenes
高次谐波产生过程的动态丰富的性质使其自身适合于多种方式来增加光子产率并扩展谐波截止频率。我们在这里表明，高次谐波产生从一个有吸引力的势壳层内的原子可以显示在某些情况下的光子产额显着增加。我们考虑一个内面限制的氢原子在一个C $_{60}$笼作为一个例子，并考虑三个不同的物理情况下，初始状态是（1）完全限制在C $_{60}$，（2）部分外，（3）主要局限于笼壁。我们证明了当原子笼系统在C $_{60}$壳层外具有经典转折点的状态下开始时，与处于相同初始状态的自由原子相比，高次谐波光子产额可以提高4个数量级。我们解释了在每种情况下使用完全三维量子模拟的基本物理机制。这是一个很好的例子，说明原子与纳米结构的直接耦合如何以有趣的方式改变原子中的强场过程。
2019-11-15 physics.atom-ph
High-harmonic generation enhanced by dynamical electron correlation
采用全电子第一性原理方法，对一维模型原子高次谐波产生中的多电子效应进行了理论研究。除了通常的高原和截止（从阳离子在本例中，因为中性立即电离），我们发现一个突出的共振峰远远高于高原和第二个高原延伸超过第一个截止。这些特征源自由于来自再散射电子的库仑力的作用而增强了数量级的二价离子响应，并且因此是电子相关性的清楚表现。虽然目前的模拟是在1D中完成的，但预计这种戏剧性增强的物理机制也适用于三维真实系统。这将为利用高次谐波研究强激光场中电子的动力学关联提供新的可能性。
2017-04-06 physics.atom-ph
Classical effect for enhanced high harmonic yield in ultrashort laser pulses with a moderate laser intensity
从理论上研究了脉冲宽度对高次谐波产生的影响，探索了较宽的激光参数范围。先前的研究表明，对于接近饱和电离强度的高激光强度，HHG反转效率对于较短的脉冲是较高的，因为后者的基态耗尽较弱。令人惊讶的是，我们的模拟表明，即使在电离不强的中等激光强度下，这种高效率也会出现。一个经典的效果有关的较短的行程距离的再散射电子在较短的脉冲，被发现有重要贡献，这种高效率。当使用双色激光场时，这种效应可以被显著放大，这表明了提高HHG产率的有效途径。
2015-09-15 physics.atom-ph
High-order harmonic generation by enhanced plasmonic near-fields in metal nanoparticules
我们目前的理论研究高次谐波产生（HHG）的稀有气体与局域表面等离子体相互作用的结果。当金属纳米颗粒受到几个周期的激光脉冲时，就会产生这些等离子体场。增强场在很大程度上取决于金属结构的几何形状，具有很强的空间依赖性。我们证明了强非均匀性的激光场在高次谐波过程中起着重要的作用，并导致谐波截止能量的显着增加。为了理解和表征这一新特征，我们包括了从最近的阿秒拖尾实验中得到的激光电场的函数形式[F. S{ü}ßmann和M. F. Kling，Proc. of SPIE，{ \bf Vol.8096}，80961 C（2011）]中的时间依赖性薛定谔方程（TDSE）。通过对HHG过程进行经典模拟，我们证明了它们与量子力学预测之间的一致性。这些使我们能够理解的起源，作为一个选择特定的轨迹集的扩展谐波频谱。金属纳米颗粒的使用将为利用激光场产生相干XUV光铺平一条全新的道路，该激光场的特征可以在本地合成。
2013-02-11 physics.atom-ph
Simultaneous control of harmonic yield and energy cutoff of high-harmonic generation using seeded plasmonic-enhanced fields
我们研究了种子等离子体增强场驱动的高次谐波产生。一方面，等离子体激元增强场具有很大的潜力，可以扩展HHG截止，这是产生阿秒脉冲的仪器先决条件。另一方面，XUV种子的使用似乎具有相当大的潜力来提高HHG转换效率，当采用独特的基本激光脉冲时，HHG转换效率通常是适度的。通过混合这两个源，我们表明，它是可能的，同时，提高高次谐波截止，并增加谐波光子通量。这些特征的组合潜在地使得能够产生强的和光谱宽的阿秒脉冲串。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Attosecond pulse production using resonantly-enhanced high-order harmonics
从理论上研究了超晶格中的巨共振对连续高次共振增强谐波之间相位差的影响，并计算了这些谐波产生的阿秒脉冲的持续时间。对于某些条件，谐振引起的移相补偿了非谐振谐波固有的相位差。我们发现这些条件的分析，并将它们与数值结果进行比较。这种谐波同步允许阿秒脉冲缩短与共振诱导的强度增加超过一个数量级;后者的增强放松了阿秒脉冲生产所需的紫外线过滤的要求。使用双色驱动场允许进一步增加强度。特别是，在谐波光谱中的焦散样特征导致生成效率增长高达两个数量级，然而伴随着延长的XUV脉冲。
2016-10-25 physics.atom-ph physics.optics
Time-Dependent Multiconfiguration Self-Consistent-Field Study on Resonantly Enhanced High-Harmonic Generation from Transition Metal Elements
本文采用全维、全电子、第一性原理模拟方法，从理论上研究了过渡金属元素Mn和Mn $^+$的高次谐波产生。用时间依赖的完全活性空间自洽场（TD-CASSCF）和占据限制的多活性空间（TD-ORMAS）方法计算的HHG谱在$\sim 50$ eV处表现出突出的峰，成功地再现了在先前实验中观察到的共振增强[R.A. Ganeev \textit{et al.}，Opt. Express \textbf{20}，25239（2012）]。在模拟中牺牲性地冻结$3p$轨道导致其消失，这表明$3p$电子在共振谐波（RH）中所起的重要作用。进一步的跃迁分辨分析明确地识别了相长干扰的$3p$（$m=0,\pm 1$）巨共振跃迁作为RH的起源，这也由其在光谱中的位置所暗示。时频分析表明，跃迁电子与母离子结合形成跃迁的上能级。此外，本文的研究还表明，TD-CASSCF和TD-ORMAS方法可以应用于具有许多未成对内电子的开壳层原子。
2019-03-19 physics.atom-ph
Enhanced high-order harmonics through periodicity breaks: from backscattering to impurity states
离域电子的背散射最近已经被建立[Phys. Rev. A 105，L041101（2022）]作为增强具有破缺平移对称性的周期性系统中的高次谐波产生（HHG）的机制。在这里，我们研究了原子链中的可变空间间隙的这种效应。通过数值模拟多电子动力学，我们发现增强的HHG并确定其起源于两种机制，这取决于间隙的大小，无论是反向散射还是从杂质态增强隧穿。由于有间隙的原子链在统一的环境中表现出杂质和空位，因此它提供了在不同情况下周期性断裂如何影响HHG的见解。
2022-04-11 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
High-order harmonic generation driven by inhomogeneous plasmonics fields spatially bounded: influence on the cut-off law
研究了等离子体增强场驱动下模型原子中的高次谐波产生。这些领域的结果从照明等离子纳米结构由几个周期的激光脉冲。我们证明了激光电场的空间不均匀性，以高斯形函数的形式，导致HHG截止和激光波长之间的意想不到的关系。等离子体增强场的空间形式的精确描述使我们能够预测这种关系。我们结合数值解的时间相关的薛定谔方程（TDSE）的等离子体增强电场从三维有限元模拟。此外，我们采用经典的模拟，以补充TDSE的结果，并通过其相关的电子轨迹的扩展HHG光谱的特征。空间非均匀激光电场的正确定义有助于准确描述等离子体增强场驱动的高次谐波的基本物理过程。这种特性为HHG控制与各种实验纳米设置开辟了新的前景
2018-01-02 physics.atom-ph
Correlation-induced phase shifts and time delays in resonance enhanced high harmonic generation from Cr+
本研究结合一维模型、TDDFT 与 IPA 模拟分析 Cr+ 的 rHHG，证明电子关联导致自旋向下 3p 态主导增强谐波，并产生约480阿秒延迟及强相移。
2025-10-20 physics.atom-ph
Enhanced high-order harmonic generation from periodic potentials in inhomogeneous laser fields
本文从理论上研究了金属纳米结构内共振等离子体激元激发的空间非均匀强激光场中固相系统的高次谐波产生。高次谐波第二个平台的强度可增强2 ~ 3个数量级，与第一个平台的强度相当。这是由于更大的跃迁概率更高的导带。这为在激光强度低于损伤阈值的情况下提高高次谐波的产额提供了一条可行的途径。它提出了一种有前途的方法，三倍的范围内的HHG光谱的实验测量。它还允许产生强烈的孤立阿秒脉冲从固体驱动的几个周期的激光场。
2016-05-09 physics.atom-ph physics.optics
Enhanced high harmonic generation in semiconductors by the excitation with multi-color pulses
我们研究了线偏振多色脉冲驱动下ZnO中高次谐波的产生。结果表明，在平台区的谐波的强度可以增强两到三个数量级时，驱动的双色或三色场相比，单色脉冲激发。通过分析随时间变化的人口在导带的初始和移动的晶体动量的函数，我们表明，这种显着的增强源于带内预加速的电子从它们的初始动量的价带的顶部带间激发发生。我们发现，这种预加速强烈增加人口的导带和相应的高次谐波的强度在平台区域。我们的研究结果证实了最近提出的四步模型的高谐波产生的半导体[物理。122，193901（2019）]，并提供了一种有效的方法来增强在高原地区的谐波强度，这对从半导体产生明亮的阿秒光源具有重要意义。
2019-09-25 physics.atom-ph physics.comp-ph
Two states hydrogenlike model for High-Order Harmonic Generation and enhanced XUV Generation from a coherent superposition of bound states
本文提出了一个解析的、全量子理论，研究了两态类氢原子模型在低频激光场中的高次谐波产生。该模型适用于偶极矩阵元的任意原子势作用，并可推广到描述任意偏振态的激光场，包括态的耗尽。在两个态的初始相干叠加的情况下，该理论清楚地解释了为什么可以获得高转换效率。我们的结果是基于量子干涉效应的复合通过不同的状态。我们证明了电子的四条量子路径对谐波谱有贡献。谐波转换效率与态（特别是激发态）的初态振幅和耗尽、复合时束缚态的剩余布居数以及不同的偶极强度成正比。对高转换效率的主要贡献是从激发态到基态的跃迁。
2011-04-17 physics.atom-ph physics.optics
Quantum mechanical study of high-order harmonic generation from HeH$^{2+}$ molecule in homogeneous and plasmonic-enhanced laser Fields
从理论上研究了分子离子HeH $^{2+}$在$1sσ$（基态）和$2pσ$（第一激发态）两种初态下，在均匀和等离子体增强激光场中的高次谐波产生.研究了基态和第一激发态的电子电离和高次谐波产额的提高，发现$2pσ$态电子电离的强取向效应，可使高次谐波发射过程中第一激发态电子的寿命延长，从而提高高次谐波产额.为了研究等离子体激元场对高次谐波谱截止位置的影响，首先计算了激光场在纳米天线中的增强，然后通过求解含时薛定谔方程研究了增强场与HeH $^{2+}$分子的相互作用.结果表明，当处于初始态$2pσ$的HeH $^{2+}$分子受到偏振方向垂直于分子轴的等离子体激元偏振激光场照射时，HHG的产额和截止位置都得到了提高，同时HHG过程中的激发态具有较长的寿命.
2017-07-10 physics.atom-ph quant-ph
Enhancing narrowband high order harmonic generation by Fano resonances
产生介质的光吸收光谱中的共振可以修改高次谐波的光谱。特别是，窗口型Fano共振可以减少在一个狭窄的光谱区域内的光吸收，因此，导致在吸收限制的发电条件下的高次谐波的增强发射。对于氩中的高次谐波产生，表明3s 3 p6 np 1 P1窗口共振（n= 4，5，6）引起增强的光子产额。特别是，在26.6 eV的3s 3 p6 4p 1 P1共振允许一个相对增强高达30倍相比，相邻谐波阶的特征光子发射。这种增强的、光谱隔离的和相干的光子发射线具有仅ΔE/E=3*10-3的相对能量带宽。因此，它可以直接应用于精密光谱学或相干衍射成像，而不需要额外的光谱滤波。该机制可用于剪裁和控制多种靶材料的高次谐波发射。
2014-01-13 physics.atom-ph physics.optics
Cavity-Enhanced High-order Harmonic Generation for High-Performance Time-resolved Photoemission Experiments
本文探讨了重复频率超10 MHz的腔增强高次谐波产生（CE-HHG）在结合飞行时间光电子分析仪的先进终端站中的应用，推动了超快XUV光电子发射实验进入性能与科学探索的全新阶段。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Enhanced high-order harmonic generation in donor-doped band-gap materials
我们发现，施主掺杂的带隙材料可以提高几个数量级的整体高次谐波产生（HHG）的效率相比，未掺杂和受体掺杂的材料。这种显着的增强，预测与时间相关的密度泛函理论模拟，起源于最高占据的杂质状态，具有孤立的能量位于带隙内。考虑到杂质态电子隧穿进入导带，然后按照其能带结构运动直至复合，用三步模型对杂质态高次谐波进行了合理化。除了HHG效率的改善，施主型掺杂的结果在谐波截止不同的未掺杂和受主掺杂的情况下，解释了半经典分析的杂质态HHG。
2019-01-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High-order harmonic generation enhanced by XUV light
从理论上研究了高次谐波产生（HHG）与芯电子的共振XUV激发到HHG过程中产生的瞬态价空位中的组合。在这种设置中，第一个电子执行HHG三步过程，而第二个电子拉比在核心和价空位之间跳跃。修正的HHG光谱，由于与价和核心的重组，确定和分析氪离子的3d - > 4p共振。我们假设800 nm激光的强度约为10^14 W/cm ^2，来自汉堡自由电子激光（FLASH）的XUV辐射的强度范围为10^13--10^16 W/cm ^2。我们的预测开辟了前景的非线性XUV物理，阿秒X射线，和HHG为基础的光谱涉及核心轨道。
2023-01-08 physics.atom-ph physics.optics
High-order harmonic generation and Fano resonances
我们提出了一个高次谐波产生理论，它概括了强场近似的谐振情况下，当谐波频率接近的过渡从地面的自电离状态的生成系统。我们表明，线的形状的谐振谐波是一个产品的Fano样因子和谐波线将在没有共振的情况下发射。该理论预测了谐振附近谐波相位的快速变化。计算出的谐振谐波相位与最近的测量结果是合理的协议。我们的理论预测了一组共振增强谐波的相位锁定，可以研究利用这些谐波产生阿秒脉冲训练的前景。
2013-07-19 physics.atom-ph
High-order harmonic generation from Rydberg atoms driven by plasmonic-enhanced laser fields
我们从理论上研究了空间非均匀激光场驱动下里德伯原子中的高次谐波产生。众所周知，当惰性气体原子处于其基态时，要产生高次谐波，激光强度必须超过一定的阈值。增强来自常规激光振荡器的相干光的一种方式是利用由所谓的表面等离子体激元获得的放大，当低强度激光场聚焦到金属纳米结构上时产生表面等离子体激元。该方案的主要限制是纳米结构工程中所用材料的低损伤阈值。在这项工作中，我们建议使用里德伯原子，驱动的空间不均匀，等离子体增强的激光场，高次谐波。我们详尽地讨论了这些系统在产生相干谐波发射的行为和效率。为此，我们数值求解了含时薛定谔方程的一个原子的电子最初在一个高度激发的$n$ -th里德伯态，位于附近的金属纳米结构，其中的电场的空间变化的尺度上的激光电离的电子的动力学。然后，我们采用一个更现实的情况下，当一个三维氢原子的等离子体增强激光场的相互作用建模。我们讨论了相关的输入参数的标度与问题的里德堡态的主量子数$n$，并证明，谐波发射可以实现从里德伯原子远低于损伤阈值，从而不会恶化的几何形状和金属纳米结构的属性。
2015-12-16 physics.atom-ph physics.optics
Harmonic generation by atoms in circularly polarized laser fields: far-off and near resonances regimes
通过从头算数值模拟研究了原子与两个圆偏振且频率相关的激光场相互作用产生的谐波。文中给出了几种特殊谐波的详细特征。特别地，研究了通过光子吸收的总能量远离或接近不同原子态之间的能隙的两种不同情况。结果表明，谐波转换效率与内部原子结构密切相关，在某些特定情况下，谐波转换效率在小的频率范围内可以得到显著提高。
2003-11-07 physics.atom-ph
High-order harmonic generation from diatomic molecules with large internuclear distance: The effect of two-center interference
本文利用强场近似（SFA）模型研究了大核间距双原子分子的高次谐波产生。我们发现在谐波谱的平台区出现了峰谷结构，并且这种突出结构的位置对激光强度敏感。我们的模型分析表明，双中心干涉以及不同复合电子轨道之间的干涉是导致谐波产额在一定量级上异常增强或抑制的原因，并且这些干涉效应受激光参数如强度的影响很大。
2008-03-01 physics.atom-ph
Isolated elliptically-polarized attosecond pulse generation in gapped graphene driven by linearly polarized laser fields
本研究理论分析带隙石墨烯中高次谐波的取向增强特性及椭偏率规律，提出双色场方案以产生孤立椭圆偏振阿秒脉冲，为二维材料中的阿秒脉冲生成提供新途径。
2025-05-20 physics.atom-ph
Resonant enhancements of high-order harmonic generation
通过求解一维含时薛定谔方程，研究了共振增强高次谐波产生的物理机制.通过截断一个长程势，我们研究了长程尾、里德伯级数和高激发态的存在对增强的意义。我们的结论是，典型的短程或零程电位的通道关闭能够产生基本上相同的效果。
2001-08-07 physics.atom-ph
High order harmonic generation in noble gases using plasmonic field enhancement
我们目前的理论研究高次谐波产生（HHG）在稀有气体驱动的等离子体激元场增强。当等离子体纳米结构被强烈的几个周期的激光照射时，这种场出现，并且具有特定的空间依赖性，这取决于纳米结构的几何形状。我们证明了强非均匀性的激光增强场在高次谐波过程中起着重要的作用，并显着延长谐波截止。我们的模型是基于含时薛定谔方程（TDSE）的数值解，并支持经典和半经典计算。
2012-10-20 physics.atom-ph
Controlling resonant enhancement in higher-order harmonic generation
我们提出了一种方法来调整共振增强谐波发射的工程势，这将是实验上可行的范围内的最新进展，在原子和凝聚态物理。电子从依赖于电势的激发态到基态的复合引起具有特定能量的光子的发射。发射光子的能量可以通过适当调整势能参数来控制。高次谐波产生中的共振增强使得能够发射非常强烈的极紫外线或软X射线辐射。通过数值求解二维含时薛定谔方程，得到了谐振谐波辐射随势模型参数的标度律。
2021-07-12 physics.atom-ph
Progress towards quantum-enhanced interferometry with harmonically trapped quantum matter-wave bright solitons
本文研究了具有附加谐波囚禁的准一维波导中超冷玻色子原子的吸引相互作用动力学。首先，我们准备系统在其基态，然后移动零的谐波陷阱和开关附近的陷阱中心的额外的窄散射势。在与势垒碰撞两次后，我们建议测量与初始条件相反的原子数。量子增强干涉测量与量子亮孤子使我们能够预测检测的散射电位的偏移与单粒子实验相比，精度大大提高。在未来的实验实现中，这可能导致测量由重力势中的小水平梯度引起的弱力-分辨率为几微米，主要由孤子的大小决定。我们的数值模拟的基础上严格证明有效的潜在的方法[物理评论快报。102，010403（2009）和Phys. Rev. Lett. 103，210402（2009）]。我们选择我们的参数，使证明的先决条件（孤子不能分裂，能量的原因）总是满足，从而探索一个参数制度无法通过Gross-Pitaevskii方程的平均场描述由于薛定谔猫态发生在多粒子量子动力学。
2016-11-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Nonlinear-enhanced wideband sensing via subharmonic excitation of a quantum harmonic oscillator
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校挑战量子计算研究所）；Center for Quantum Science and Engineering, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校量子科学与工程中心）
本文提出利用子谐波激发与拉曼激发技术，实现量子谐振子对电场频率的高精度测量，突破标准量子极限，拓展了在射频、微波和光学领域的传感能力。
2026-04-29 physics.atom-ph quant-ph
Estimating the plasmonic field enhancement using high-order harmonic generation: The role of inhomogeneity of the fields
在强场激光物理中，通常使用高次谐波截止来估计产生谐波辐射的脉冲的激光强度。基于半经典的论点，有可能找到光子能量的最大值和激光强度之间的直接关系。该方法仅在驱动HHG的电场空间均匀时有效。在由等离子体激元场驱动的激光-物质过程中，增强场呈现出强烈修改电子运动的空间依赖性，从而修改激光驱动现象。因此，应修订这一方法，以便更现实地估计磁场。在这项工作中，我们演示了如何的不均匀性的领域将影响这种估计。此外，通过采用量子力学和经典计算，我们展示了如何可以获得一个更好的估计等离子体纳米结构中的增强场的强度。
2012-08-10 physics.atom-ph quant-ph
Controlling polarization of attosecond pulses with plasmonic-enhanced bichromatic counter-rotating circularly polarised fields
已知双色反向旋转激光场的使用产生具有非零椭圆率的高次谐波。通过将这种激光场与等离子体增强的空间非均匀场相结合，我们提出了一种影响高次谐波产生过程的子循环动力学的方法。利用含时薛定谔方程的数值解结合经典的轨道蒙特卡罗模拟，我们发现等离子体激元场的方向和强度的改变选择性地增强或抑制了某些重组电子的轨道.这反过来又修改了发射的阿秒脉冲的椭圆率。
2020-12-20 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Cavity-enhanced high harmonic generation for XUV time-resolved ARPES
角分辨光电子能谱（ARPES）直接对应于电子结构，是研究固体的普遍工具。当扩展到时间域时，时间分辨（TR）-ARPES提供了超越平衡性质的潜力，探索未占据的电子结构以及超快扰动下的动力学响应。历史上，采用高次谐波产生（HHG）的超快极紫外（XUV）源需要妥协，这使得在产生高光子能量和高光子通量的同时实现高能量分辨率（这对于许多TR-ARPES研究是非常期望的）具有挑战性。我们通过在飞秒增强腔（fsEC）内执行HHG来解决这一挑战，实现了用于TR-ARPES的实用源，该TR-ARPES实现了超过10个$^{11}$光子/s传递到样品的通量，在8-40 eV的范围内以60 MHz的重复率操作。该源使TR-ARPES研究的时间和能量分辨率分别为190 fs和22 meV。为了表征该系统，我们进行多晶Au和MoTe $_2$的ARPES测量，以及对石墨的TR-ARPES研究。
2019-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
