强场气体高次谐波的特性分析和实验研究(2)
1.1 激光的发展历史 在激光的发展中，人们一向努力研制脉冲峰值功率更高，脉冲宽度更短的激光，随着人们的不断探索，激光的发展经历了如下阶段。图 1-1 和 1-2 所示的分别是 1960 年到 2000 年激光脉宽和峰值强度经历的变化，从图中可以看出，调Q技术、锁模技术、啁啾脉冲放大等激光技术的出现不断促进激光参数的提高[2]。上世纪末至今，激光技术已经达到一个新的高度，其脉冲宽度缩短至 5飞秒，聚焦光强可达到1022W/cm2量级。 激光脉宽的发展 图 1-2 激光峰值功率的发展 超短超强激光的出现为探索和发现光与物质相互作用的新现象、新规律提供了可能，但是也打破了传统微扰理论所能解释的范畴[3, 4]。氢原子内部库伦场强所对应的光功率密度为3.5 × 1016W/cm2（场强5.14 × 109V/cm），而目前激光脉冲峰值功率所达到的电场强度（1012V/cm）已经远远超过氢原子内部的库伦场强，结果光场强大到足以抑制和改变库伦场强并且触发光场电离。在强激光技术出现之前，物质在光的作用下发生的电离可以理解为电子吸收一个光子从束缚态跃迁到自由态，这可以用爱因斯坦的光电效应理论来解释，如图 1-3（a）所示。1931年，德国物理学家 Goeppert-Mayer从理论上预言了多光子电离的产生，但是由于没有实验条件验证，该预言并没有得到很大的反响。直到激光技术发展起来，人们观察到将激光聚焦到空气中会产生火花，意着空气中大量分子发生了电离。由于空气的组成成分（氮气，氧气等）的电离势能都大于可见光波段的单个光子能量，因此发生电离必须吸收多个光子，从而验证了多光子电离，其电离机制如图1-3（b）所示。 当激光强度继续提高，源`自*吹冰~文·论^文`网[www.chuibin.com原子的势垒受到强激光场的扭曲，电子直接通过隧道效应穿越势垒脱离原子的束缚，这就是所谓的遂穿电离，如图 1-3（c）所示。 当光场强度高于某一定值时，原子的势垒被外场抑制到低于核外电子基态能量，电子直接离开原子核进入连续态，即发生越垒电离，其电离机制如图1-3（d）所示。 理论上这些不同的电离机制可以用Keldysh 参数[5]来区分： � = √
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