مقالۀ پژوهشی: اثر قطبش لیزر فمتوثانیه در تولید هماهنگ‌های مرتبه بالا از مولکول فرمالدهید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده علوم پایه، گروه فیزیک اتمی مولکولی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد، دانشکده علوم پایه، گروه فیزیک اتمی مولکولی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانش‌آموختۀ دکترا، انستیتیو نظریه ماده چگال و اپتیک ،دانشگاه فردریچ شیلر ینا، ینا، آلمان

چکیده

در این پژوهش اثر شدت و زاویه قطبش میدان لیزر فرودی نسبت به راستای مولکول فرمالدهید در برهم­کنش با لیزر فمتوثانیه برای تولید هماهنگ­های مرتبه بالا بررسی می­شود. محاسبات با استفاده از نظریه تابعی چگالی وابسته به زمان و در فضای حقیقی سه بعدی انجام می­شود. هم­چنین اثر کمیت قطبش­پذیری پالس فرودی و نقش اوربیتال­های مختلف این مولکول در فرایند تولید هماهنگ­ها بررسی می­شود که به این شکل می­توان میزان مشارکت اوربیتال­های مختلف مولکول فرمالدهید در فرایند تولید هماهنگ­ها را هدایت کرد. بیشینه شدت طیف هماهنگ­ها و بیشینه پهنای طیف برای کمیت قطبش­پذیری 15/0 بدست می­آید. همچنین اگر قطر بزرگ بیضی قطبش نور در راستای محور y باشد، شدت طیف هماهنگ­ها افزایش می­یابد که دلیل آن با  نمایش تحول زمانی جمعیت الکترون­های یونیزه شده بررسی می­شود. در ادامه اثر قطبش نور لیزر فرودی در نوع قطبش پالس آتوثانیه خروجی و پهنای آن بررسی می­شود که منجر به تولید پالس قطبیده بیضوی می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Research Paper: Effect of Femtosecond Laser Polarization on The High- Harmonic Generation from Formaldehyde Molecule

نویسندگان [English]

  • Elnaz Irani 1
  • Zahra Hoseini 2
  • Mohammad Monfared 3
1 Assistant Professor, Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 M. Sc. Graduated, Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 PhD Graduated, Institute of Condensed Matter Theory and Optics, Friedrich-Schiller-University Jena, D-07743 Jena, Germany
چکیده [English]

In this work, we study the interaction of femtosecond laser with formaldehyde molecule and investigate the effect of intensity and angle of laser polarization on the high harmonic generation. The calculation is done with time-dependent density functional theory in three-dimensional real space. The effect of the ellipticity parameter and the role of different orbitals of this molecule on the high harmonic spectrum is investigated, so that the contribution of different orbitals of the formaldehyde molecule in this process can be controlled. The maximum intensity and the maximum width of the high harmonic spectrum are obtained for the ellipticity parameter of 0.15. Also, if the large diameter of the ellipse of laser polarization is along the y-axis, the intensity of the harmonic spectrum is increased, and the reason for this process is discussed by analyzing the time evolution of the population of ionized electrons. In the following, the effect of incident laser polarization on the output attosecond pulse polarization and its width is investigated, which is resulted in the generation of an elliptically polarized attosecond pulse.

کلیدواژه‌ها [English]

  • High-harmonic Generation
  • Femtosecond Laser
  • Formaldehyde Molecule
  • Molecular Orientation
  • Laser Polarization

مراجع

[1] Shiner. A. D.  Schmidt. B. E.  Trallero-Herrero. C.  Wörner. H.J.  Patchkovskii. S.   Corkum. P.B.  Kieffer. J.C.   Légaré. F.  Villeneuve. D.M. Probing collective multi-electron dynamics in xenon with high-harmonic spectroscopy. Nature Physics. 7: p. 464-467. 2011. https://doi.org/10.1038/nphys1940.
 [2] Bordo.E. Neufeld.O. Kfir. O. Fleischer. A.  Cohen. O. Spectroscopy of atomic orbital sizes using bi-elliptical high-order harmonic generation. Phys. Rev. A. 100: p. 043419. 2019. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.043419.
 [3]  Park.J. Subramani.A.  Kim.S. Ciappina.M.F. Recent trends in high-order harmonic generation in solids. Advances in Physics:X.  7: p. 2003244. 2022. https://doi.org/10.1080/23746149.2021.2003244.
 
[4] Lewenstein.M. Balcou.Ph. Ivanov. M. Yu.  Huillier. A. L, and Corkum. P. B.  Theory of high-harmonic generation by low-frequency laser fields.Phys. Rev. A. 49: p. 2117. 1994. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.49.2117.
[5] Zhou. X. Tong. X. Zhao. Z. Lin. C. Alignment dependence of high-order harmonic generation from N2 and O2 molecules in intense laser fields. Phys. Rev. A 72(3): p. 033412. 2005. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.72.033412.
[6] Zhang. B. Jianmin. Y. Zengxiu. Y.Z. Dynamic orbitals in high-order harmonic generation from CO molecules. Phys.Rev. A 90(3): p. 035402. 2014. https://doi.org/ 10.1103/PhysRevA.90.035402.
[7] Baer. R. Neuhauser. D. Zdanska. P. R.  Moiseyev.N. Ionization and high-order harmonic generation in aligned benzene by a short intense circularly polarized laser pulse. Phys. Rev. A 68(4): p. 043406. 2003. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.043406.
[8] Hickstein. D.D.  Dollar. F. J.  Grychtol. P. Ellis. J. L.  Knut. R. Hernández-García. C. Zusin. D. Gentry. C. Shaw. J. M.  Fan. T. Dorney. K. M.  Becker. A. Jaroń-Becker. A. Kapteyn. H. C.  Murnane. M. M.  Durfee. C. G.  Non-collinear generation of angularly isolated circularly polarized high harmonics. Nature Photonics 9(11): p. 743-750. 2015. https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.181.
[9] Feng. L. Theoretical exploration of asymmetric molecular harmonic emission and attosecond pulse generation in the presence of spatially inhomogeneous plasmon-enhanced field. Molecular Physics 114(15): p.2217-2231. 2016. https://doi.org/10. 1080/ 00268976. 2016. 1192233.
 [10] Feng.L. Hang. L. Attosecond-resolution molecular high-order harmonic emission and isolated attosecond pulse generation from H2+. Optics Communications 389: p. 144-149. 2017. https://doi.org/10.1007/s00894-016-3162-2.
[11] Gaumnitz. T. Jain. A. Pertot. Y. Huppert. M. Jordan. I. Ardana-Lamas. F. Jakob Wörner. H. Streaking of 43-attosecond soft-X-ray pulses generated by a passively CEP-stable mid-infrared driver. Optics express 25(22): p. 27506-27518. 2017. https://doi.org/10.1364/OE.25.027506
[12] Kai-Jun. Y. and Bandrauk. A. D.  Controlling circularly polarized high-order harmonic generation in molecules by intense tricircular laser pulses. Phys. Rev. A 100(3): p. 033420. 2019. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.033420.
[13] Takayoshi. S. Murakami. Y. and Werner. P. High-harmonic generation in quantum spin systems.Phys. Rev. B. 99: p.184303. 2019. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.184303.
[14] Chacón. A. Kim. D. Zhu. W. Kelly. Sh. P.  Dauphin. A. Pisanty. E. Maxwell. A. S.  Picón. A. Ciappina. M. F.  Kim. D. E.  Ticknor. Ch.  Saxena.A. and Lewenstein. M. Circular dichroism in high-order harmonic generation: Heralding topological phases and transitions in Chern insulators, Phys. Rev. B. 102: p. 134115. 2020. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.134115.
[15] Baykusheva. D. et al.. All-Optical Probe of Three- Dimensional Topological Insulators Based on High-Harmonic Generation by Circularly Polarized Laser Fields. Nano. Lett. 21: p. 8970–8978. 2021. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02145.
[16] Heide. C. et al.. Probing topological phase transitions using high-harmonic generation. Nature Photonics 16: p. 620–624. 2022. https://doi.org/10.1038/s41566-022-01050-7.
[17] Parr. R.G.  Density functional theory of atoms and molecules. Horizons of Quantum Chemistry.Springer, Dordrecht. p.5-15, 1989.
[18] Marques. M.A.  Castro.A. Bertsch. G.F.   Rubio. A. Octopus: a first-principles tool for excited electron–ion dynamics”, Computer Physics Communications. 151(1): p. 60-78. 2003. https://doi.org/10.1016/S0010-4655(02)00686-0.
 
[19] Lewenstein.M. Balcou. Ph.  Ivanov. M. Y.  L’huillier. A.  Corkum. P. B.  “Theory of high-harmonic generation by low-frequency laser fields”, Phys. Rev. A. 49(3): p. 2117. 1994. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.49.2117.
[20] Feng. L. Liu. H. Attosecond-resolution molecular high-order harmonic emission and isolated attosecond pulse generation from H2+. Optics Communications. 389: p. 144-149. 2017. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2016.12.048.
[21] Irani. E. Mnofared. M. Efficient high harmonic generation of bromine molecule by    controlling the carrier-envelope phase and polarization of driving laser pulse. Chem. Phys. Lett. 719: p. 27-33. 2019. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2019.01.048.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری: 18 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش: 15 دی 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار