飞秒激光的相干控制和相干叠加为人们获得更短脉冲(阿秒)光源和宽频带梳状的谱线分布光源(频率梳)提供了崭新手段。本研究将开展飞秒高次谐波产生和传输与各种实验条件的内在关系,实现多级高次谐波的相干叠加最佳条件;开展飞秒激光光子光纤超宽频谱展宽和飞秒亚谐波产生和合成研究,促进飞秒频率梳在光频标和精确测量中的应用。同时,还将开展光在各种特殊量子相干系综中传输现象的研究。
理论上研究了激光与原子系综的相互作用。基于相干原子系综光学性质的量子信息过程是量子信息研究的前沿领域。我们研究了简并二能级原子和多能级原子的量子系综的光学性质,发现了相干烧孔、Mollow吸收、四波混频、无吸收的折射率增益等量子相干效应。利用五能级M-型原子的暗态极化子,提出进行多通道存储的量子存储方案。在三角架型五能级原子中,利用五阶非线性和交叉相位调制概念,提出三比特量子相位门方案。这两个方案将用于原子系综中的量子信息过程。实验上我们系统地研究了在强激光脉冲作用下分子的行为,包括分子取向,构型变化、电离,解离,库仑爆炸以及谐波产生。当激光强度小于分子的电离阈值时,激光电场与分子感生偶极矩作用使分子轴向沿激光电场方向发生取向,我们发展了一种弱光偏振外差探测方法来测量分子的这种脉冲后取向,实现了一系列室温分子在飞秒激光脉冲作用后取向。当激光强度大于分子的电离阈值时,分子会发生隧道电离和库仑爆炸,我们确定了爆炸后碎片离子的各向异性分布的来源。测量并分析了分子在两束飞秒激光脉冲作用下的谐波强度与激光偏振、延时的关系。