Intense-field high-order harmonic generationbeyond the standard picture

Resumen

[ES] En esta tesis se lleva a cabo un estudio teórico del proceso conocido como Generación de Armónicos de Orden Alto en un contexto diferente al que habitualmente aparece en la literatura. De acuerdo con el título, en la primera parte de la tesis, el término "beyond" (más allá) implica que abordamos el estudio del citado proceso desarrollando primero, y usando después, una extensión del formalismo estandar conocido como Aproximación de Campo Intenso o SFA (de sus siglas en inglés Strong Field Approximation). Dicha extensión la hemos denotado como SFA+. Las dos aportaciones novedosas del formalismo SFA+ consisten, por un lado, en no utilizar la aproximación de fase estacionaria y por otro en tener en cuenta el efecto del campo externo en la dinámica del estado fundamental durante el proceso de interacción láser-átomo. La primera aportación mejora la descripción del proceso de generación de armónicos permitiendo una descripción puramente cuántica (y no semiclásica como la SFA estandar) del citado proceso. El segundo hecho, tiene importantes consecuencias en la correcta descripción del escalado de la eficiencia del espectro de armónicos al incrementarse la longitud de onda de láser incidente. Esta línea representa actualmente un campo de investigación teórico-experimental puntero en la Física de Láseres Intensos. En la segunda parte de ésta tesis se estudian dos nuevas técnicas para generar radiación coherente de alta energía, via la generación de armónicos. De nuevo, en consistencia con el título, en este caso, el término "beyond" alude al hecho de que las dos técnicas propuestas se basan en métodos diferentes a los convencionales para generar fotones en el rango de los rayos X blandos. La primera técnica consiste en " esculpir " el pulso láser incidente, dividiendo éste en dos réplicas idénticas y superponiéndolas con un retraso temporal adecuado justo antes de la interacción con el átomo. La forma de pulso así obtenida hace más eficiente el proceso de recombinación electrónica generándose así fotones de mayor energía que con un pulso convencional. La segunda técnica consiste en estudiar la generación de armónicos a altas intensidades láser, más alla del conocido régimen túnel, donde habitualmente tiene lugar el proceso de generación de armónicos. Esta situación apenas ha sido estudiada en la literatura. Mediante un estudio detallado de la dinámica que tiene lugar en los primeros ciclos de determinados pulsos láser, concluímos que la pérdida de eficiencia debido al efecto de la saturación puede ser evitada. Al mismo tiempo se aborda la posibilidad de sintetizar pulsos de duración temporal en el rango de los attosegundos mediante el abrupto vaciamiento del átomo usando la técnica conocida como "puerta de ionización ".