Self-organized pattern formation in laser-induced multiphoton ionization
本文利用时域有限差分法模拟研究了在具有微小不均匀性的介质中，强激光多光子吸收引起的等离子体的产生。等离子体的产生被发现强烈放大周围的纳米尺寸的不均匀性存在于玻璃中。每个不均匀性都充当逆着光传播方向生长的等离子体结构的种子。起源于随机分布的不均匀性的等离子体结构被发现强烈地相互作用，并在垂直于激光偏振方向的规则间隔的平面中组织。我们讨论了我们的结果和纳米光栅在熔融石英写的激光束空间均匀，以及径向和方位角偏振之间的相似性。
2014-05-07 physics.optics
Spatiotemporal steering of photoelectron emission in multiphoton above-threshold ionization
实验研究了在相位控制正交偏振双色激光脉冲作用下，原子多光子阈上单电离过程中光电子发射的时空控制。空间和能量分辨的光电子角分布作为激光相位的函数进行测量，使我们能够研究精细结构和发射动力学。慢光电子和快光电子具有明显的激光波形时空依赖性，其特征在于能量大于或小于2Up，其中Up是激光场中自由电子的有质动力能量。慢电子的相位振荡是能量和发射方向的函数，而快电子的相位结构则是相当平坦的，这仅仅取决于它的发射方向。采用三维广义量子轨道蒙特卡罗模拟研究了相位控制OTC脉冲中电子发射的子周期动力学。
2017-03-04 physics.optics
Application of the Green function formalism to the interplay between avalanche and multiphoton ionization induced by optical pulses
本文利用基本速率方程和格林函数形式建立解析模型，研究光脉冲诱导下多光子、隧穿与雪崩电离之间的相互作用，从而简化超短脉冲传播建模并加速实验解释。
2023-12-26 physics.optics
Multiphoton ionization of xenon in the VUV regime
最近在汉堡DESY的真空紫外自由电子激光装置上进行的一项实验中，观察到了氙原子气体中多电荷离子的产生。本文发展了氙及其离子多光子电离的理论描述。数值结果支持了实验观测可以用几个真空紫外光子的非线性吸收来解释的观点。该方法基于Hartree-Fock-Slater独立粒子模型。在Floquet方案中处理多光子物理。利用复吸收势解决了光电子的连续性问题。速率方程的离子群体的整合，考虑到个别真空紫外激光脉冲的时间结构。讨论了自由电子激光束的空间分布对氙电荷态分布的影响。在氙离子的真空紫外多光子电离过程中可能存在俄歇型多电子机制。
2004-08-13 physics.atom-ph physics.optics
Resonance-enhanced multiphoton ionization in the x-ray regime
在这里，我们报告的非线性电离氩原子在短波长制度，使用欧洲XFEL的超强X射线。经过顺序多光子电离，获得高电荷态。对于不足以直接电离$1s$电子的光子能量，需要不同的机制来获得电离成Ar $^{17+}$。我们建议这是通过一个双色的过程中发生的自由电子激光脉冲的二次谐波共振激发系统通过$1s \rightarrow 2p$过渡，然后由基本的自由电子激光脉冲，这是一种类型的X射线共振增强多光子电离（REMPI）的电离。这种共振现象不仅发生在Ar $^{16+}$中，而且发生在多个较低电荷态中，其中多次电离与衰变寿命竞争，使X射线REMPI与传统REMPI不同。借助最先进的理论计算，我们解释了X射线REMPI对相关离子产额和光谱轮廓的影响。
2021-11-05 physics.atom-ph physics.optics
Light-induced temperature jump causes power-dependent ultrafast kinetics of electrons generated in multiphoton ionization of liquid water
当激发光的辐射强度大于0.3-0.5 TW/cm ^2（太瓦范围）时，液态水的多光子电离产生的电子的皮秒级成对复合动力学变得与功率有关。为了阐明这种功率依赖性的机制，tri- 400 nm的光子电离的水已经研究了使用泵浦-探测激光光谱的皮秒和飞秒的时间尺度上。我们认为，所观察到的动力学转变是由样品中的快速温度跳变引起的。当泵浦光沿光路的吸收变得非常不均匀时，这种跳跃是太瓦级多光子电离所固有的。水的加热是相当大的（几十摄氏度），因为电离的3-光子量子产率相对较低，约为100。0.42，并且大部分的激发能作为热释放到溶剂本体中。温度跳跃的证据是观察到（热化）电子吸收光谱的红移和近红外热化动力学的特征“平坦化”。太瓦级的温度跃变在分子液体的多光子电离中可能是普遍存在的。这些意见的影响，飞秒脉冲辐解水进行了讨论。
2004-05-04 physics.chem-ph physics.optics
Dispersion-managed soliton fiber laser with random dispersion, multiphoton absorption and gain dispersion
研究了在五阶非线性、多光子吸收和增益色散作用下光纤激光器中色散管理耗散孤子（DMDS）的产生和相互作用。色散图的反常段和正常段都包含随机色散波动。讨论了增益色散、高阶非线性和随机性对DMDS产生的影响。孤子表现出呼吸样的演变，并被发现是强大的，达到一定的临界水平的随机色散分量，这是足够高的。多光子吸收，增益色散和非线性的DMDS的作用也确定在没有随机性。孤子的成对相互作用导致，最典型的是，他们的合并，打破了左右对称。碰撞的结果是更敏感的孤子之间的初始时间间隔比他们的相位差。
2018-09-06 nlin.PS physics.optics
Enhanced Population on Ionic Excited States by Synchronized Ionization and Multiphoton Resonance
本研究揭示了由同步电离与多光子共振诱导的N_2^+高效离子激发机制，发现1000 nm泵浦波长下激光最强且能量阈值降低五倍，为优化离子辐射提供了新途径。
2023-07-03 physics.atom-ph physics.optics
Dissipative Soliton Fiber Lasers with Higher-Order Nonlinearity, Multiphoton Absorption and Emission, and Random Dispersion
研究了光纤激光器腔模型在五阶非线性、多光子吸收和/或多光子发射（非线性增益）以及增益色散共同作用下耗散孤子的产生。群速度色散（GVD）的随机分量也包括在内。DS的创建和传播的研究通过变分近似和直接模拟，这被发现是在合理的协议。与适当的选择的增益，强大的DS操作制度预测的多光子吸收和发射的不同组合，尽管存在的扰动的形式的随机GVD。重要的是，在（必要的）线性增益的存在下，孤子周围的零背景保持稳定。孤子对一定的（现实的）噪声水平也是稳定的。另一个重要的发现是，三光子发射（3 PE）形式的五阶增益提供了一种支持稳定孤子的替代机制，只要它不是太强。对于给定的宽度值，DS以低振幅和高振幅形式共存。低振幅DS是稳定的，而其高振幅对应的是受爆破不稳定性，在存在的3 PE。DSs之间的相互作用显示了通过合并两个孤子的呼吸状态的创建的各种情况。
2017-03-07 nlin.PS physics.optics
Determination of atomic multiphoton ionization phases by trichromatic multichannel wave packet interferometry
提出了一种基于三色脉冲整形的多通道光电子干涉技术，用于钾原子多光子电离（MPI）中量子相位的确定。激光场的颜色被选择为在连续谱中产生三个能量分离的光电子干涉图。当红色脉冲与$3d$ -态双光子共振导致（2+1）共振增强MPI（REMPI）时，（1+2）REMPI经由具有初始绿色或蓝色脉冲的非共振中间$4p$ -态发生。我们表明，通过非共振中间态的电离升降机的光电子干涉图的简并从路径组成的排列的颜色。干涉图的分析揭示了$\pm π/2$的相移取决于（1+2）REMPI路径中失谐的符号。此外，我们证明了共振（2+1）REMPI路径中的光电离时间延迟引起的光电子谱中的线性光谱相位。洞察到底层MPI过程中获得通过分析微扰的描述和数值模拟耦合到连续三色驱动的三能级系统。
2022-03-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Efficient, broadly-tunable source of megawatt pulses for multiphoton microscopy based on self-phase modulation in argon-filled hollow-core fiber
本文提出一种基于充氩空芯光纤自相位调制的飞秒脉冲源，仅调节气压即可在850–1700 nm实现数兆瓦峰值功率输出，并在1300 nm获得960 nJ、50 fs脉冲，用于小鼠脑深部1.1 mm成像。
2024-10-01 physics.optics
Double Clad Antiresonant Hollow Core Fiber and Its Comparison with other Fibres for Multiphoton Micro-Endoscopy
本研究对比了新型双包层反谐振空芯光纤、单包层反谐振光纤与实芯光纤的多光子显微内窥镜性能，证实双包层反谐振空芯光纤可适配扫描探测配置，适用于高性能无标记多光子显微内窥镜。
2023-11-06 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Efficient multiphoton microscopy with picosecond laser pulses
本文开发了一种集成脉冲选择器的10 nJ Yb:fiber皮秒激光器，证明通过降低脉冲重复频率可在多光子显微术中达到与飞秒脉冲相当的性能，且更抗色散，从而可省略时间压缩并采用更简单的全光纤装置。
2024-08-12 physics.bio-ph physics.optics
Increasing brightness in multiphoton microscopy with low-repetition-rate, wavelength-tunable femtosecond fiber laser
针对多光子显微镜对易用可调谐激光源的需求，本文开发了一种波长可调谐、低重复频率的飞秒光纤激光器，通过操纵激发束时间与光谱特性，显著提升了图像亮度与穿透深度。
2023-08-24 physics.bio-ph physics.optics
Ionization-induced asymmetric self-phase modulation and universal modulational instability in gas-filled hollow-core photonic crystal fibers
本文从理论上研究了具有电离强度的长脉冲在填充拉曼惰性气体的空芯光子晶体光纤中的传输。由于光电离，出现了以前未知类型的不对称自相位调制和“普遍”的调制不稳定性存在于正常和异常色散区域。我们还表明，有可能自发地产生等离子体诱导的蓝移孤子连续谱，开辟了新的可能性，推动超连续谱产生越来越短的波长。
2012-04-09 physics.optics
Long-lived refractive index changes induced by femtosecond ionization in gas-filled single-ring photonic crystal fibers
研究了充气空芯光子晶体光纤中飞秒光电离引起的折射率变化。使用空间分辨干涉侧探测，我们发现，这些变化的光电离事件后几十微秒-八个数量级的脉冲持续时间长。同时观察到兆赫频率范围内的振荡，这是由围绕中空芯的薄壁毛细管的机械振动引起的。这两种非局部效应可以影响在其寿命内到达的第二脉冲的传播，其重复频率为数十千赫。在光纤中填充原子级较轻的气体可以显著降低电离，从而减轻折射率变化的强度。当连续激光脉冲之间的时间非局部相互作用变得相关时，该结果对于理解在高强度和高重复率下操作的气体基光纤系统的动力学将是重要的。
2018-09-20 physics.optics
In vivo three- and four-photon fluorescence microscopy using a 1.8 $μ$m femtosecond fiber laser system
多光子显微镜使我们能够在体内成像细胞动力学。然而，用于用市售激光器成像的激发波长大多限于650-1040 nm之间。在这里，我们开发了一个飞秒光纤激光器系统，产生$\sim$ 150 fs的脉冲在1.8 $μ$ m。我们的系统从掺铒石英光纤激光器开始，其波长被转换为1.8 $μ$ m使用拉曼位移光纤。1.8 $μ$ m脉冲用两级Tm：ZBLAN光纤放大器放大。最终脉冲能量为$\sim$ 1 $μ$ J，足以用于体内成像。
2022-10-05 physics.optics
Interplay of the channel-closing and bound-bound transition resonances in multiphoton ionization and harmonic generation in intense laser pulses
A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院阿·瓦·加波诺夫-格雷霍夫应用物理研究所）；P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）；N.I. Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod（下诺夫哥罗德洛巴切夫斯基国立大学）
通过氙原子简化模型数值研究，揭示通道闭合共振与斯塔克位移能级间束缚-束缚跃迁共振的相互作用导致谐波产率在共振交点处出现凹陷，类似Fano共振，且可调控。
2026-07-01 physics.atom-ph physics.optics
Femtosecond nonlinear losses in multimode optical fibers
多模光纤由于其传输高功率激光束的能力以及新型的基于非线性光学的应用，引起了人们越来越多的兴趣。然而，当光束强度超过某一临界值时，与其折射率的不可逆修改相关联的光纤击穿发生，由多光子吸收触发。这些工艺已被大量用于纤维材料的微结构化。在这里，我们表明，强度略低于击穿阈值，非线性吸收强烈影响传播光束的动力学。我们实验分析了这种亚阈值制度，并强调了梯度折射率光纤中的空间自成像对增强非线性光学损耗所起的关键作用。研究了多模光纤中飞秒脉冲在近红外波段的非线性功率传输特性。我们表明，一个有效的N光子吸收的分析模型是能够很好地描述实验数据。
2021-03-31 physics.optics
Two-color phase-of-the-phase spectroscopy in the multiphoton regime
从实验和理论上研究了氙原子在共线偏振双色激光场中的动量分辨光电子发射。我们利用Skruszewicz等人最近介绍的相位光谱学，物理修订版信函115，043001（2015）中的方法来分析产率对基波和二次谐波激光场之间的相对相位$φ$的依赖性。由此产生的相位的相位谱特征的棋盘格图案，这可以在强场近似分析描述。
2017-09-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Watt-level ultrafast 1.75 μm laser system based on thulium-doped core and terbium-doped cladding fluoride fibers
FiberLabs Inc.（光纤实验室有限公司）
本文提出一种基于铥掺杂核心和铽掺杂包层氟化物光纤的瓦级超快1.75微米激光系统，利用受激拉曼散射生成种子脉冲，通过多级放大器放大孤子，最终获得217 fs压缩脉冲，输出250 nJ单脉冲能量，平均功率1 W。
2026-03-16 physics.optics
Self-localized ultrafast pencil beam for volumetric multiphoton imaging
本研究在标准多模光纤中发现临界功率附近的自局域超快笔形光束，利用其旁瓣抑制、稳定性高的特性实现体积多光子成像，为生物系统3D成像及疗法设计提供新方法。
2025-07-07 physics.optics
Multiphoton interference in a single-spatial-mode quantum walk
本文在含最多24个超快时间箱的高稳定低损耗多端口干涉仪中实现单空间模式量子行走，并测量多种光态输入下的一至三光子干涉。
2024-09-17 physics.optics quant-ph
X-ray computed $μ$-tomography for the characterization of optical fibers
尽管玻璃纤维的应用非常广泛，但全光技术在玻璃纤维的表征方面仍面临着一些局限性。最近，X射线吸收已被提出作为一种方法，用于可视化的内部结构的标准和微结构光纤。在这里，我们利用X射线吸收作为非破坏性技术的光学玻璃纤维的特性。从吸收衬度X射线计算机显微断层扫描测量，我们获得的光纤折射率在光频率的空间分布的信息。我们确认我们的方法的有效性，通过比较其结果与互补的表征技术，基于电子光谱或多光子显微镜。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Crown-structured optical harmonics
当激光强度低于多光子电离阈值时，气体和其他各向同性介质中光学谐波的参量产生服从角动量守恒的选择规则。最近开发的矢量偏振模式的光学提供了一个前所未有的机会，利用这些原则在生产高谐波光束具有独特的形式的横向强度分布，包括离散的亚波长灯丝冠状阵列。详细分析的基本电动力学electives的机制，并提供的结果，说明可以实现的谐波输出的横向结构和空间尺寸。
2019-06-12 physics.optics
Dispersion-tuning of nonlinear optical pulse dynamics in gas-filled hollow capillary fibers
本研究通过调谐气体压力改变色散区，实验探究充气空心毛细管光纤中超短激光脉冲的非线性动力学，揭示不同色散区的脉冲演化规律，并解释了正常色散区模拟与实验存在差异的原因。
2025-06-17 physics.optics
Spatio-temporal measurement of ionization-induced modal index changes in gas-filled PCF by prism-assisted side-coupling
我们报道了利用棱镜辅助的侧面耦合来研究充氩空芯光子晶体光纤中光电离的时空动力学。通过发射四种不同的LP核心模式，我们能够探测电离事件后从几百皮秒到几百微秒的时间尺度上的模式折射率的时间和空间变化。我们的实验分析的基础气体密度波，并找到良好的协议与定量和定性的流体动力学预测。此外，我们观察到在MHz范围内持续几微秒的周期性调制，表明由气体密度波驱动的纤维结构的纳米级振动。
2020-06-12 physics.optics physics.plasm-ph
Ionization rate vs. laser intensity determined from ion count vs. peak intensity due to neutral gas exposure to an 800 nm ultrashort pulsed laser
Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
该研究通过数值反演飞行时间离子光谱仪数据，确定Ar、O₂和N₂的光学周期平均电离率与激光强度关系，重新校准相关参数，得出O₂结果与已发表数据重新评估一致的结论。
2026-09-15 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
Deep brain fluorescence imaging with minimally invasive ultra-thin optical fibers
神经科学中的一个主要的开放性挑战是能够在大脑中任何地方以细胞分辨率测量和干扰来自明确定义的神经亚群的体内神经活动。然而，由于散射和吸收的限制，无法对深部（> 2 mm）结构进行非侵入性（表面）多光子方法，而梯度折射率（GRIN）内窥镜较厚，在插入时会造成严重损坏。在这里，我们展示了一种新型的显微内窥镜，通过一个多模光纤（MMF）探头，比市售的显微内窥镜薄5- 10倍，在任意深度的神经活动图像。我们展示了微米级分辨率，多光谱和体积成像。与以前的方法相比，我们表明，这种方法具有改善的采集速度，足以捕捉快速的神经元动力学在啮齿动物体内表达的遗传编码的钙指标。我们的研究结果强调了这项技术在神经科学应用中的潜力，并为以前无法到达的大脑区域的细胞分辨率成像开辟了可能性。
2017-11-09 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Monte Carlo calculation of ion, electron, and photon spectra of xenon atoms in x-ray free-electron laser pulses
当原子和分子被X射线自由电子激光（XFEL）照射时，它们通过一系列单光子电离和弛豫过程被高度电离。为了描述XFEL脉冲过程中的电离动力学，速率方程模型已被采用。尽管这个模型对于轻原子的情况很简单，但对于氙这样的重原子，它产生了大量的耦合速率方程，直接求解这些方程并不容易。在这里，我们采用Monte Carlo方法来解决这个问题，我们研究的电离动力学的氙原子诱导的XFEL脉冲在光子能量为4500 eV。电荷态分布，光/俄歇电子光谱，和荧光光谱的X射线通量高达$10^{13}$光子/ $μ$ m $^2$。在4500 eV的光子能量下，氙原子可以通过多光子吸收电离到+44，其特征在于顺序的单光子单电子相互作用。
2012-06-08 physics.atom-ph physics.comp-ph physics.optics
Quantum coherence in the dynamical excitation, ionization, and decaying of neon gas induced by X-ray laser
我们开发了一个大规模的量子主方程方法来描述由相干和随机相互作用驱动的实际开放量子系统的动力学过程，包括一千多个系统的真实状态，受到X射线波长范围内高亮度和完全相干激光的发展的激励。该方法结合了由X射线激光引起的相干动力学过程和由于自发发射、俄歇衰变和电子碰撞引起的非相干弛豫过程。作为例子，用该方法对高强度X射线激光辐照下氖气内壳层电子的{ \it real}相干动力学进行了理论研究。与速率方程处理相比，我们发现相干性可以抑制超强X射线脉冲中氖气体的多光子吸收，这是由于相干性引起的Rabi振荡和功率展宽效应。我们研究了相干性对氖离子电离过程的影响，并直接证明了在最近几次典型的激光强度为$\approx10^{18}$ ${\rm W/cm^2}$的实验中，外壳层和内壳层电子的顺序单光子电离过程占主导地位.我们讨论了可能的实验实现，如通过共振荧光过程的内壳层电子的相干演化的签名。该方法同样适用于原子、量子光学和冷物质等多种实际开放量子系统，这些系统以前都是用少能级主方程模型定性处理的。
2015-01-12 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
Atomic photoionization dynamics in ultrashort cycloidal laser fields
在二维原子模型中，采用数值模拟的方法研究了同向和反向旋转的圆偏振单色和双色载波包络相位（CEP）稳定超短激光脉冲序列驱动下的超快多光子电离动力学。考虑到由于CEP波动和Gouy相位引起的相位变化，我们的结果准确地再现了最近测量的光电子动量分布[Pengel等人，物理修订信函118，053003（2017），Phys. Rev. A 96，043426（2017）; Kerbstadt等人，10，685（2019），Adv.Phys.X4，1672583（2019）]。计算了坐标和动量空间中复值电子波函数随时间的演化，研究了束缚态和涡旋的形成动力学。不为零的方位几率流密度证明了奇数旋转对称电子波包的涡旋性质。它们的角动量期望值假定为半整数值3.5（共转）和0.5（反转）。波函数的知识使我们能够分析光电离动力学，并验证在以前的实验研究中提出的物理图像。作为一个展望，我们调查如何电子涡旋发展的多光子隧道制度，随着激光强度的增加。
2020-04-03 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Exploring laser-driven quantum phenomena from a time-frequency analysis perspective: A comprehensive study
时频分析是研究原子和分子超快动力学的有力工具。虽然一些TF方法已经在一些量子系统中证明了它们的有用性和潜力，但仍然缺乏这些方法之间的系统比较。为此，我们以强激光场中的氢原子为基准，比较了一系列经典和现代的TF方法。此外，几个TF方法，如科恩类分布的Wigner-Ville分布，重新分配方法，和经验模式分解方法首次被引入到超快动力学的探索。在这些TF方法中，同步压缩变换成功地解释了多光子电离区和隧道电离区的物理机制。此外，提供了一个经验程序来分析一个未知的复杂量子系统，表明TF分析作为一个新的可行的场所探索量子动力学的多功能性。
2015-08-09 physics.data-an physics.optics stat.AP
Soliton self-frequency blue-shift in gas-filled hollow-core photonic crystal fibers
我们从理论上表明，光电离过程中的空芯光子晶体光纤填充的拉曼惰性惰性气体导致一个恒定的加速孤子在时域中的连续移位到更高的频率，仅限于电离损失。这一现象与实芯玻璃光纤中孤子的拉曼自频红移相反。我们还预测了非常规的长程非局域孤子相互作用的存在，导致光谱和时间孤子集群。此外，如果纤芯中填充拉曼活性分子气体，则在同一光纤中可以发生红移、蓝移和稳定孤子之间的光谱转换。
2011-06-28 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
