过去几十年以来,强激光与原子分子相互作用产生高次谐波的现象引起了人们极大的兴趣,高次谐波辐射提供了一种潜在的实现阿秒尺度范围的远紫外光源(XUV)的方法,利用超短阿秒激光脉冲可以观察和控制原子分子内电子的动力学行为。高次谐波的产生机制可以用经典的三步模型来理解,首先电子在强激光的作用下隧穿激光场和库仑场共同形成的势垒,接着被激光场加速,当激光场反向时,电子被拉回原子核并辐射出光子。人们对高次谐波最感兴趣的研究课题之一就是产生高次谐波的动力学过程。尽管经典的三步模型能获得简单的高次谐波的物理图像,但是,对一些复杂的强烈的非线性现象不能给出合理的解释,所以实验上迫切需要精确地从头算方法对高次谐波的动力学过程进行模拟,并获得相关的频谱特性。我们通过最新发展的同步压缩时频分析方法(Synchrosqueezed Transform,SST)去探测强激光场中氢原子产生高次谐波谱的动力学过程。我们将利用广义伪谱方法(Time-Dependent Generalized Pseudospectral Method,TDGPS)精确地数值求解强激光场中的含时演化问题。该数值方法有两个最基本的优点:(i)选取非均匀的空间网格点,即在离核较近的区域选取较密的网格点,离核较远的区域选取较疏的网格点,这样用很少量的网格点就可以获得很高的计算精度,并可以极大地提高计算效率。(ii)由于在强场原子分子物理的计算中,总要涉及到库仑势。当r→0时,会出现库仑奇点的问题。含时广义伪谱方法(TDGPS)把空间范围[r_min,r_max]变换到[-1,+1],可以在距离核更近的区域选取网格点,有效地解决了传统均匀选取网格点遇到库仑奇点的问题。本文中我们利用TDGPS方法数值求解了强激光场中氢原子的含时薛定谔方程,获得了氢原子在800nm激光场中的高次谐波谱,然后利用同步压缩时频分析技术获得了谐波谱的时频特性,结合经典量子路径分析,我们探索了氢原子电离阈值上和电离阈值下高次谐波产生的动力学机制,研究发现多重散射过程对近电离阈值附近的高次谐波贡献较大。另外,SST时频分析清楚地展现了多重散射过程和共振过程对高次谐波产生的贡献,为我们测探不同能量高次谐波的产生机制提供了一种有效的工具
