(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211075688.0 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 吉林大学 地址 130000 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 魏司琪　 (74)专利代理 机构 日照市聚信创腾知识产权代 理事务所(普通 合伙) 37319 专利代理师 敖勇 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01R 23/17(2006.01) (54)发明名称 用QRS方法模拟宏观高次谐波的传播系统 (57)摘要 本发明提供用QRS方法模拟宏观高次谐波的 传播系统， 涉及高次谐波传播模拟领域， 本发明 中， 气体靶的介质长度1.00mm,中心处于激光焦 点前1.00mm时， 通过改变激光强度来调节相位匹 配条件， 发现对于较低激光强度情况， 长轨迹电 子对谐波发射的贡献占主导； 而当激光强度较高 时， 长轨迹电子在较低 气体压强下对谐波发射的 贡献占主导， 短轨迹电子在较高和最优压强下对 谐波发射的贡献占主导， 通过调控激光强度和气 体压强可以实现仅包含短或长轨迹电子对谐波 发射起主要贡献的相位匹配条件。 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 CN 115438483 A 2022.12.06 CN 115438483 A 1.用QRS方法模拟宏观高次谐波的传播系统， 其特 征在于， S1、 选择载波包络相位稳定， 少周期的120 0nm激光与Ne相互作用； S2、 通过QRS模型来计算单原子响应、 原子的诱 导偶极矩D(ω)可以写为 并通过求 解麦克斯韦 传播方程获得驱动激光场和谐波场的宏观传播； S3、 运用相位失配对宏观 谐波进行分析 Δk＝Δkg+Δkp+Δkn+Δkd； S4‑S5、 进行不同激光强度的较低和较高两种气体压强下垂直于传播方向的气体介质 出口平面上近场谐波的时频分析； S6、 进一步探讨高次谐波的相位失配的四个项的个体对总相位失配的贡献， 即Δkp,Δ kg,Δkn,和Δkd， 并进一步分析引起总相位失配的变化的因素， 探究影响谐波的原因； S7、 确定上述 规律在松聚焦条件下成立。 2.如权利 要求1所述用QRS方法模拟宏观高次谐波的传播系统， 其特征在于， S3中， 驱动 激光场参数如下； 波长为800nm， 脉冲持续时间为4fs， 激光束腰为25 μm； 气体靶介质的长度 为1.00mm， 气体靶的中心置 于激光焦点前1.0 0mm处； Ne原子为目标原子 。 3.如权利 要求1所述用QRS方法模拟宏观高次谐波的传播系统， 其特征在于， S4和 S5中， 对于2×1014W/cm2的激光强度， 无论是550Torr的较低气体压强还是950Torr的较高气体压 强情况下， 从0到1.0o.c.每半个光学周期都只有一个带有负啁啾的主要发射； 对于4 × 1014W/cm2的激光强度， 无论是500Torr的较低气体压强还是900Torr的较高气体压强情况 下， 以及对于6 ×1014W/cm2的激光强度， 450Torr的较低气体压强情况下， 从0到1.0o.c.每半 个光学周期有一个发射脉冲串， 并且每个发射脉冲串中均有两个 分支； 对于6 ×1014W/cm2的 激光强度， 850Torr的较高气体压强情况下， 从0到1.0o.c.每半个光学周期依然有一个发射 脉冲串， 每个发射脉冲串中虽然有两个分支， 但是带有负啁啾的发射明显较弱， 带有正啁啾 的发射占据主导作用； 进一步提高激光强度到8 ×1014W/cm2， 此时对于350Torr的较低气体 压强情况以及对于750Torr的较高气体压强情况下， 分别为长轨迹电子引起的带有负啁啾 的发射占据主导作用和短轨 迹电子引起的带有正啁啾的发射占据主导作用。 4.如权利 要求1所述用QRS方法模拟宏观高次谐波的传播系统， 其特征在于， S6中， 对于 2×1014W/cm2的较低激光 强度， 随着 激光场沿z方向的向前传播， 激光场逐渐增加， 电离电子 密度也逐渐增加， Δkp项的贡献可以忽略不计， Δkg， Δkn和Δkd三项均为正， Δkg对于给定 的系统其不发生变化； Δkg和Δkn两项贡献不变， Δkd依赖于激光强度的变化， 激光场随传 播距离的变化越来越小， 所以Δkd一项逐渐减小， 因此总的相位失配逐渐减小； 对于8 × 1014W/cm2的较高激光强度， 在350Torr的较低气体压强下， Δkp和Δkn的贡献几乎不变， Δkd 项由正逐渐转变为负， 随着谐波场的向前传播， Δkg和Δkn两项的贡献为正， Δkp项的贡献 为负， Δkp和Δkd可以弥补Δkg和Δkn两项带来的失配， 由于长轨迹电子的轨道系数αi是短 轨迹电子的轨道系数的大约20多倍， 短轨迹电子的Δkd项的贡献十分薄弱， 这才导致长轨 迹电子的谐波的总相位 失配逐渐减小； 在750Torr的较高气体压强下， 激光场的向前传播激 光场和电离电子密度在气体靶的前半部分(z＝ ‑1.50mm到z＝ ‑1.00mm)是逐渐减小的， 在气 体靶的后半部分(z＝ ‑1.00mm到z＝ ‑0.50mm)是趋于稳定不变的， 在气体靶的前半部分由于权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438483 A 2电离电子密度非常大， 此时随着谐波场的向前传播已经变成由Δkg和Δkn弥补Δkp和Δkd 两项带来的失配， 所以在该过程中短轨迹电子的谐波的相位失配较小， 而在气体靶的后半 部分激光场趋于稳定不变， 就导致Δkd项的贡献可以忽略不计， 因此在气体靶的后半部分 传播过程中这种相位匹配将保持不变。 5.如权利 要求1所述用QRS方法模拟宏观高次谐波的传播系统， 其特征在于， S7中， 把激 光束腰从25 μm改为3 5 μm和50 μm， 除气体压强外， 其 他参数与S4和S5中相同。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438483 A 3