Generace vysokých harmonických frekvencí prudukovaných elipticky polarizovaným IR zářením na atomárních a molekulárních terčích

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá teoretickým studiem produkce XUV záření založeném na principu generace vysokých harmonických frekvencí (HHG) v plynném médiu. Zaměřujeme se na dva aspekty: 1--kontrola časového průběhu generovaného záření pomocí tzv.polarizačního klíčování za účelem zkrácení generovaných pulsů a kontrole jejich spektrálních vlastností; 2--prostorová distribuce XUV záření za účelem snížení prostorové divergence XUV svazku a zvýšením jeho maximální intenzity. V první části shrnujeme teorii HHG, v části o polarizačním klíčováním se zabýváme maximální možnou generovanou frekvencí a dále jsme poprvé ukázali metodu kontroly generovaných frekvencí pomocí použití impulzů s odlišnou maximální intenzitou v polarizačním klíčování. Studium prostorové distribuce je motivováno nedávnými experimentáními pozorováními. Vyvinuli jsme model pro simulaci prostorového rozložení XUV záření generovaného v tenkých terčích. V tomto modelu jsme použili a diskutovali různé modely mikroskopické odezvy (počínaje fenomenologickým dipólem až k plně kvantověmechanickému řešení) a dosáhli jsme kvalitativní shody s experimenty. Oba výše zmíněné aspekty HHG jsou klíčové k vytvoření realistického modelu HHG a jejich společný výstup může poskytnout nástroj pro návrh a fyzikální interpretaci experimentů.

The aim of the master thesis is to provide a theoretical study of the XUV-radiation production based on the High Harmonic Generation (HHG) in gaseous media. It focuses on two aspects: 1--temporal control using the so-called polarisation gating technique in order to reduce the pulse duration and control the spectral properties of the generated XUV and 2--studying spatial distribution of the XUV in order to confine spatially the XUV pulse. First, the theory of HHG is explained. Concerning the temporal control, the highest XUV-photon energy under the optical gating is analysed and we show an extend of the cut-off as compared to the linear case. Then, we have simulated the case where two delayed counter-rotating elliptical pulses of different amplitudes are used and we demonstrate, for the first time, that it allows for controlling the XUV-photon frequency. The spatial distribution analysis of the harmonic spectra is motivated by recent experimental observations. We have developed a model for simulating spatially resolved XUV generation in thin media. In these simulations, several microscopic response models (starting with a simple microscopic phenomenological dipole up to a fully quantum description) have been accounted showing qualitative agreement with experiments. Both aspects of HHG are essential for providing a realistic model and their common output may provide a powerful and robust tool requested for the design of experiments and also for their physical interpretation.