パルス伝播効果とレーザー誘起コヒーレンスを取り入れた量子制御理論の構築

结合脉冲传播效应和激光诱导相干性的量子控制理论的构建

基本信息

批准号：
14077211
负责人：
中嶋隆
金额：
$ 5.76万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

超短パルスレーザーの技術が進展するにつれ,最近では〜5fsのパルスを発生させることが可能となってきた。可視波長域における〜5fs程度のパルスはわずか数サイクルしかレーザー電場を含まないため「数サイクルパルス」と呼ばれる。光強度が高い領域においては,たとえば高次高調波や超閾イオン化などの物理現象に絶対位相依存性のあることが見出されており,定性的にはトンネルイオン化描像によって明快に説明することができる。しかし,光強度の低い,いわゆる多光子イオン化領域において絶対位相効果が見られるかどうかはトンネルイオン化の描像からはもちろん予測できない。単純に時間非依存の摂動論的な多光子イオン化の遷移行列要素の式を思い浮かべると,位相依存性はないのではないかという結論に至る。更に,束縛状態の占有確率についても,トンネルイオン化描像は何も説明しない。しかしながら,もしもレーザー発振器レベルのパルスエネルギーで実現可能な光強度で何らかの物理量に絶対位相効果が見つかれば,実験的には非常にインパクトが大きい。なぜなら,レーザー発振器に関しては位相が安定化された数サイクルパルスレーザーは既に市販化もされていることからもわかるように,増幅パルスの位相安定化に比べ,技術的にははるかに容易であり,何らかの物理現象の位相依存性を通じて位相を知ることができれば位相安定パルスの位相制御にも役立つからである。我々は,時間依存シュレーディンガー方程式を数値的に解くことにより,多光子イオン化領域においてもサイクル数が極めて少ない(<2サイクル)パルスについて顕著な位相依存性が観測されうることを見出した。また,その物理的起源についてはトンネルイオン化とはメカニズムが全く異なることも発見した。

随着超短脉冲激光技术的进步，最近已经可以产生约 5 fs 的脉冲。可见光波长范围内的 ~5fs 脉冲被称为“多周期脉冲”，因为它仅包含激光电场的几个周期。在高光强度区域，高阶谐波和超阈值电离等物理现象被发现具有绝对的相位依赖性，这可以使用隧道电离图来定性地解释。然而，在光强度较低的所谓多光子电离区域中是否观察到绝对相位效应当然不能从隧道电离图像中预测。如果我们简单地考虑多光子电离的过渡矩阵元素的与时间无关的微扰理论表达式，我们得出的结论是不存在相位依赖性。此外，隧道电离图不能解释任何有关束缚态占据概率的信息。然而，如果在激光振荡器级别的脉冲能量可以达到的光强度下，在某些物理量中发现绝对相位效应，那么它将在实验上产生非常大的影响。这是因为相位稳定的多周期脉冲激光器已经商业化用于激光振荡器，这在技术上比稳定放大脉冲的相位容易得多，这是因为如果可以通过某些物理现象的相位依赖性来获知相位，它将有助于控制相位稳定脉冲的相位。通过数值求解与时间相关的薛定谔方程，我们发现即使在多光子电离区域，对于周期数极少（<2个周期）的脉冲也可以观察到显着的相位依赖性。我们还发现其物理起源的机制与隧道电离的机制完全不同。