Controlling electron spin dynamics in bichromatic Kapitza-Dirac scattering by the laser field polarization
本文研究了电子束在不同偏振态下与反向传播双色激光波的Kapitza-Dirac散射。相应的散射概率得到的时间相关的狄拉克方程的解析解和数值解，假设场频率比为2。当基本场模式是圆偏振的，我们表明，自旋动力学一般被抑制在低强度，但在高强度可以变得明显。相反，当线性或椭圆偏振的基模与圆偏振的二次谐波组合时，在低场强下已经产生强自旋效应。特别是，极化配置被确定为自由电子的自旋过滤器。
2017-05-21 physics.atom-ph quant-ph
Harmonic fine tuning and triaxial spatial anisotropy of dressed atomic spins
添加一个弱振荡场修改强修饰自旋增强和丰富了系统的量子动力学。通过低次谐波混频，双色驱动产生作用于自旋系统的附加整流静态场。二次场允许对原子响应进行微调，并产生单个修整场无法达到的效果，例如自旋耦合常数的空间三轴各向异性和自旋动力学的加速。这种调谐修饰的配置为量子控制应用的系统完整工程引入了额外的手柄。调谐幅度、谐波含量、空间方向和相位关系是控制参数。理论分析，微扰方法的基础上，通过施加双色射频场的光泵Cs原子蒸气的实验验证。我们测量调谐场到三次谐波所产生的共振位移。
2020-08-19 physics.atom-ph quant-ph
Dynamically-assisted nonlinear Breit-Wheeler pair production in bichromatic laser fields of circular polarization
本文推导圆偏振双色激光场中高能 γ 光子诱导非线性 Breit-Wheeler 对产生的一阶弱场产生率公式，并揭示相反螺旋度可显著增强动态辅助效应。
2023-06-05 hep-ph physics.atom-ph
Dynamical symmetries and harmonic generation
我们讨论了谐波产生的情况下，激光场打扮的哈密顿量是不变的，在所谓的动力学对称操作。这种系统的例子是表现出N阶离散旋转对称性的分子（例如N=6的苯）与圆偏振激光场和双色场中的单原子相互作用，其中两个激光具有圆偏振。在一般的群论方法中，我们研究了从激光脉冲和圆形分子的相互作用中获得的谐波。当系统处于纯场修饰态时，已知的选择规则kN \pm 1，k= 1，2，3，.结果然而，当与初始对称性不同的状态的重组变得重要时，会观察到其他谱线。这是实际激光脉冲的情况（即，时间有限）。特别是当基本激光频率（或其倍数之一）与场修饰状态之间的跃迁共振时。数值从头算模拟，确认我们的分析计算和说明的权力的群论方法，提出。
2001-10-11 physics.atom-ph
High-harmonic generation and periodic level crossings: time profile and control
本文以二能级原子为简化模型，研究了封闭系统中高次谐波的产生。通过一个窗口的傅里叶变换的时间相关的偶极加速度，我们提取的主要贡献，这一过程中的一个周期内的驱动场。我们表明，所获得的图案可以理解，通过建立一个平行的二能级原子和三步模型。在这两个模型中，高次谐波的产生是一个三步过程的结果，这涉及到连续和基态，或绝热状态的两个能级哈密顿量。这种物理机制的知识使我们能够操纵绝热状态，因此谐波光谱，通过双色驱动场。此外，利用标度律，我们建立了所涉及的物理量的不变性的尖锐准则。因此，我们的结果可以扩展到更广泛的参数范围内，例如在强磁场中的固态系统的特性。
2001-12-21 physics.atom-ph
Extracting an electron's angle of return from shifted interference patterns in macroscopic high-harmonic spectra of diatomic molecules
我们研究了取向双原子分子在强驱动场中的高次谐波谱，其分量具有正交偏振。我们集中在如何驱动场的椭圆性影响结构干涉图案在宏观介质。在先前的出版物[Phys.Rev.A88，023404（2013）]中，我们已经表明，关于线性偏振场的现有条件，非零椭圆率在双中心干涉最大值和最小值发生的角度中引入了有效的动态偏移。在这项工作中，我们通过模拟表明，它仍然是可能的，观察到这种变化的谐波谱，经历了宏观传播，并讨论这样做的参数范围。这些功能的研究$H_2$在一个双色场组成的两个正交偏振波。这种变化在近场和远场都是可见的，因此原则上可以在实验中观察到。
2015-06-15 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
Strong-Field Many-Body Physics and the Giant Enhancement in the High-Harmonic Spectrum of Xenon
我们解决了一个悬而未决的问题的起源的巨大增强的高次谐波产生（HHG）光谱的氙原子周围100 eV。通过求解含时薛定谔方程，在4d、5s和5p壳层中所有轨道都处于激活状态，我们真实地证明了返回光电子通过两体通道间相互作用引起的集体多体激发的增强结果.在没有多体相互作用的情况下，不存在集体激发，也不存在高次谐波谱的增强。
2014-02-08 physics.atom-ph
Spin conservation in high-order-harmonic generation using bicircular fields
我们提出了一个替代的理论模型，用于最近的实验[A.Fleischer et al.，Nature Photon. 8，543（2014）]，其使用双色、反向旋转的高强度激光脉冲来探测高次谐波产生中自旋角动量的守恒。我们将椭圆偏振态分解为具有确定角动量的独立圆场，而不是在守恒方程中使用每个光子的自旋期望值，并且我们发现与实验结果很好的一致。在我们的描述中，每个单独的谐波的产生保存自旋角动量，与Fleischer等人提出的模型相反。我们的模型也正确地描述了标准微扰光学中的类似过程。
2014-12-10 physics.atom-ph quant-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
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
Correlation enhancement of high-order harmonics generation in Xe
研究了氙原子中5p价层与4d内壳层间的关联对高次谐波产生的增强作用。我们从单电子含时薛定谔方程的数值解乘以增强因子作为计算的光电离截面比与壳层间的关联和没有HHG光谱。这种简化的方法足以描述由Shiner等人[Nat.Phys.7，464（2011）]报道的由单色IR激光产生的实验HHG光谱。类似地，当应用于由Facciala等人[Phys.Rev.Lett. 117，093902（2016）]。
2019-05-13 physics.atom-ph
Quantum-orbit analysis of high-order harmonic generation by resonant plasmon field enhancement
在强场近似下，考虑空间非均匀单色光场，对原子中的高次谐波产生进行了详细的分析。我们研究了单个量子轨道对谐波谱的贡献。我们证明了在非均匀场的情况下，电子隧道具有两个不同的正则动量。其中一个会导致更高的截止值，另一个会导致更低的截止值。此外，我们证明了量子轨道有一个非常不同的行为相比，均匀场。我们还得出结论，在非均匀场的情况下，奇次谐波和偶次谐波都存在于高次谐波谱中。在我们的模型中，我们表明，高次谐波截止远远超出了半经典截止的不均匀性强度的函数。我们的研究结果与量子力学和经典模型都符合得很好。
2012-07-28 physics.atom-ph
Bright, polarization-tunable high repetition rate extreme ultraviolet beamline for coincidence electron-ion imaging
经过几十年的钛：蓝宝石技术的霸主地位，镱基高次谐波源正在成为一个有趣的替代实验需要高通量的超短极紫外（XUV）辐射。在这篇文章中，我们描述了一个多功能的实验装置提供XUV光子在10-50 eV的范围。级联高次谐波产生的使用使我们能够达到1.8 mW的平均功率在18 eV。几个频谱聚焦方案，选择一个单一的谐波或一组高谐波，从而阿秒脉冲训练。在圆二色性实验方面，我们利用共振椭圆高次谐波产生高椭圆XUV辐射，利用双色双环高次谐波产生圆偏振XUV辐射。作为原理实验的证明，我们将XUV光束聚焦在符合电子离子成像光谱仪中，在那里我们测量了氙单体和二聚体的光电子动量角分布。
2020-06-11 physics.atom-ph physics.optics
Optimal control of high-harmonic generation by intense few-cycle pulses
阿秒科学的核心在于产生亚飞秒持续时间的激光脉冲的能力。在桌面设备中，该过程依赖于高次谐波产生，其中的主要挑战是获得产生阿秒脉冲所需的高产量和高截止能量。我们开发了一种计算方法，可以同时解决这些问题，通过优化的驱动脉冲，使用量子最优控制理论。我们的目标泛函，在所需的能量范围内的谐波产量的积分，导致一个显着的截止扩展和产量提高的一维模型H原子。的物理增强过程被证明是双重的：截止扩展是经典的起源，而产生的增加隧穿概率的产量提高。该方案直接适用于更现实的模型，并且在简单的改进中也适用于实验验证。
2014-10-09 physics.atom-ph
Caustic effects on the high-order harmonic generation in graphene
本研究通过双带密度矩阵方程和含时密度泛函理论，发现石墨烯高阶谐波产生中存在由焦散效应主导的宽能量范围谐波增强结构，增强幅度约为$N^{2/3}$，为各类材料的高阶谐波产生研究提供了关键见解。
2023-07-23 physics.atom-ph
Four-Photon Kapitza-Dirac Effect as Electron Spin Filter
从理论上论证了利用基频和三次谐波产生的双色驻波进行Kapitza-Dirac衍射制作电子分束器的可行性。布拉格区的相对论电子吸收三个频率为w的光子，发射一个频率为3 w的光子，即四光子Kapitza-Dirac效应。在这种四光子Kapitza-Dirac效应中，不同偏振的第三级谐波激光束产生不同的自旋效应。结果表明，初始态和散射态之间的拉比振荡的形状发生了变化，出现了两个不相等的峰。在基波和三次谐波的圆极化中，尽管有拉比振荡，自旋下降的电子在0.56 fs的间隔保持其动量和自旋。此外，我们提出了一个电子自旋滤波器的组合的线性偏振的基本激光束和三次谐波与圆偏振的散射电子束根据其自旋状态。
2018-03-07 physics.atom-ph quant-ph
Phase distortions of attosecond pulses produced by resonance-enhanced high harmonic generation
高次谐波的共振增强可以在含有离子的等离子体中获得，这些离子具有与谐波阶数共振的强辐射跃迁。这种增强的机制仍在辩论中。我们执行的第一个时间特性的阿秒发射从锡等离子体在近共振条件下的两个不同的共振失谐。我们表明，共振显着改变相邻谐波的相对相位。对于非常小的失谐，它们的相位锁定甚至可能会丢失，这证明了发射过程中的强相位失真和修改的阿秒结构。我们的模拟很好地再现了这些功能，允许他们的解释方面的相位的重组偶极矩。
2012-10-05 physics.atom-ph
Sub-cycle ionization dynamics revealed by trajectory resolved, elliptically-driven high-order harmonic generation
强激光场驱动下电子的子循环动力学是阿秒科学新兴领域的核心。我们演示了如何通过高次谐波产生，在不同的轨迹导致相同的谐波阶在不同的时间启动，从而探测不同的场强的动态可以探测。我们发现它们对驱动场椭圆率和共振增强的敏感性的轨迹之间存在很大的差异。为了准确描述长轨道谐波的椭圆率依赖性，我们必须包括电子初速度分布及其漂移时间的子周期变化。观察到的共振增强仅为一个特定的谐波的长轨迹贡献时，在氩气中的窗口共振，这是在无场的情况下的非共振，被转移到共振由于一个大的动态斯塔克位移。
2016-11-02 physics.atom-ph
Interferometric extraction of photoionization-path amplitudes and phases from time-dependent multiconfiguration self-consistent-field simulations
种子自由电子激光产生的双色极紫外脉冲使我们能够测量光电子角分布（PAD）作为不同波长分量之间相对相位的函数。含时多组态自洽场（TD-MCSCF）方法是从第一性原理出发精确模拟光电离动力学的强有力的多电子计算方法。在这里，我们提出了一种方法来评估每个电离路径的振幅和相位，这完全决定了光电离过程，使用TD-MCSCF模拟结果。这个想法是利用TD-MCSCF的能力来计算由方位角和磁角动量（l，m）和m分辨PAD指定的分波振幅。电离路径的相位以及导致相同（l，m）的路径的振幅通过全局拟合的非对称参数的表达式计算的m-分辨PAD，这取决于双色场的相对相位。我们将本方法应用于Ne的基次和二次谐波组合XUV脉冲电离，表明提取的振幅和相位很好地再现了非对称参数。
2020-09-15 physics.atom-ph physics.comp-ph
Helicity-selected near-circularly polarized attosecond pulses generated from mixed He-Ne gases
提出利用双色反向旋转圆偏振场在混合He-Ne气体中产生螺旋性选择的近圆偏振阿秒脉冲的方法，通过选择单一螺旋分量简化了高椭圆度谐波的产生。
2024-09-29 physics.atom-ph physics.optics
The interplay between resonant enhancement and quantum path dynamics in harmonic generation in helium
我们提出了一个理论研究的共振增强的影响，量子路径动力学的谐波产生以上和以下的电离阈值在氦。通过将驱动场的波长和强度分别从425 nm改变到500 nm和从30 TW/cm ${^2}$改变到140 TW/cm ${^2}$，我们识别出对应于基态和斯塔克位移$1s2p$、$1s3p$和$1s4p$激发态之间的多光子共振的谐波7、9和11的增强。发射的时间-频率分析表明，无论是短的和长的量子路径的谐波产量的贡献，通过这些束缚态共振增强。我们分析了共振附近的9次谐波产额的子周期时间结构，发现共振时长轨线贡献的相移约为$π/4$。最后，我们比较了单个原子和氦气的宏观响应，发现虽然子周期的时间分布略有扭曲的传播效应，相移的长轨迹的贡献仍然是可识别的。
2015-06-19 physics.atom-ph physics.optics 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
Energetic, tunable, highly-elliptically polarized higher harmonics generated by intense two-color counter rotating laser fields
本研究利用MAZEL-TOV装置产生的强双色反向旋转激光场，在氩气中实现了高能可调谐高椭圆偏振高次谐波的高效产生，结合模拟验证了其鲁棒性，为打破孤立圆偏振阿秒脉冲的产生限制提供了新途径。
2023-05-04 physics.atom-ph physics.optics
Correlation effects in high-harmonic generation from finite systems
利用哈伯德模型研究了有限和体系统的超平均场电子-电子关联对高次谐波产生过程的影响。一个有限大小的增强的HHG信号被发现，并归因于电子背散射离开晶格边缘。此外，随着电子-电子关联强度的增加，HHG谱的高频区增强，这是由于电子之间的就地库仑排斥引起的电子的局域运动.有限晶格增强占主导地位的HHG光谱从几个谐波阶数，直到阈值，从相关增强占主导地位。该阈值由相关程度决定，并且降低到低频区域以增加电子-电子相关性。这表明，当电子-电子关联达到莫特绝缘体极限时，电子动力学的有限尺寸效应可以忽略。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.atom-ph
Extreme Nonlinear Optics in a Femtosecond Enhancement Cavity
高次谐波产生过程的本质是等离子体的产生和驱动激光脉冲的时空畸变。在驱动脉冲和气体介质被重复使用的高精细度腔内，这可能导致腔-等离子体系统的光学双稳态、腔内脉冲的累积自相位调制以及耦合到更高阶腔模式。我们提出了一个实验和理论研究，这些影响，并讨论了它们的影响功率缩放腔内高次谐波产生和极紫外频率梳。
2011-10-02 physics.atom-ph physics.optics
Spectral caustic in two-color high harmonic generation: role of Coulomb effects
双色强激光场在一定条件下产生的高次谐波光谱具有明显的极大值，这是由所谓的光谱焦散引起的。利用三维含时薛定谔方程的数值解，我们研究了由于焦散作为基本强度，波长和原子电离势的函数的最大值的宽度和产生增强的程度。结果表明，这种增强的程度可以很好地定量表征由一个单一的参数：在激光场中的自由电子振荡的半径的原子尺寸的比率。这种行为可以用光电子对母离子的库仑吸引来解释，而这种吸引对最大值宽度的影响可以忽略不计。选择场参数提供了一个显着的增强，我们计算的高次谐波宏观响应考虑到瞬态相位匹配。我们表明，焦散特性可以用来提供一个准单色XUV源与几乎线性的频率与时间的关系。这种源特别可用于时间分辨单次激发XUV成像。
2019-01-29 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 and controlling single-atom high-harmonic generation spectra: a time-dependent density-functional scheme
高次谐波产生（HHG）为极紫外和软X射线领域的相干光源的发展提供了一个灵活的框架。然而，它遭受低转换效率的HHG光谱和时间特性的控制需要操纵阿秒时间尺度上的电子轨迹。相位匹配机制已被用来选择性地增强导致HHG的特定量子路径。一些重要的基本问题仍然是开放的，其中有多少的增强可以实现的单发射极和什么是相关性（或电子结构）的选择性和控制HHG生成的作用。在这里，我们解决这些问题，通过计算研究优化孤立的氢和氦原子的HHG光谱的可能性，通过塑造一个800纳米，200周期长的激光脉冲的缓慢变化的信封。的光谱计算与完全量子力学的描述，通过明确计算的系统的依赖于时间的偶极矩，使用第一性原理的依赖于时间的密度泛函方法（精确的情况下H）。所寻求的优化对应于单次谐波的选择性增强，我们发现这一点很重要。这种选择性完全是由于单原子响应，而不是由于任何传播或相位匹配效应。事实上，这种单发射极增强增加了相位匹配技术，以实现甚至更大的HHG增强因子。此外，我们看到电子相关性在确定可以获得的优化程度方面起着作用。
2014-09-14 physics.atom-ph physics.optics
Dark and bright autoionizing states in resonant high harmonic generation: simulation via 1D helium model
本文使用一维氦模型研究暗和亮自电离态在光电离与高次谐波产生中的作用，发现暗态和亮态引起的HHG增强相当，且共振条件下的奇次谐波增强受AIS寿命决定的时间延迟影响。
2022-12-07 physics.atom-ph physics.optics
XUV frequency comb operation in an astigmatism-compensated enhancement cavity
我们开发了一种极紫外（XUV）频率梳，用于对高电荷离子（HCI）中的许多XUV跃迁进行超高精度光谱分析。来自100 MHz相位稳定的近红外频率梳的飞秒脉冲被放大，然后被馈送到超高真空室内的飞秒增强腔（fsEC）中。低色散fsEC相干叠加几百个入射脉冲，并与一个单一的圆柱形光学元件，完全补偿像散在$w_0=15μ$ m腰腔焦点。在那里安装气体射流，强度达到$\sim10^{14}$ W/cm $^2$以100 MHz速率产生具有梳状谱的相干高次谐波。我们从第7次到第35次（42 eV; 30 nm）耦合出fsEC谐波，用于即将进行的HCI频率计量实验。
2020-11-23 physics.atom-ph physics.optics
Two-color phase-of-the-phase spectroscopy applied to nonperturbative electron-positron pair production in strong oscillating electric fields
本文研究了在强双色电场中真空中正负电子对的产生，电场随时间振荡，振荡频率为基频及其二次谐波。强场过程发生在这样的场配置通常是已知的敏感的场模式之间的相对相位。相位的相位光谱最近被引入到强场光电离的背景下，作为一种系统的手段来分析这些相干效应。我们将这种方法应用于场诱导对生产的动量分辨粒子产量的相位依赖性计算。我们发现，不对称的棋盘图案出现在相位的相位谱，类似于强场光电离中发现的那些。这些特征的结构，不同的创建电子和正电子之间的物理起源进行了讨论。
2019-12-10 hep-ph physics.atom-ph
