本发明涉及激光，具体涉及一种高次谐波与阈上电离协同调控方法及系统。
背景技术：
1、高次谐波产生（high-order harmonic generation，hhg）和阈上电离（above-threshold ionization，ati）是强激光与物质相互作用过程中两个重要的非线性现象，高次谐波产生在极紫外和软x射线光源、阿秒脉冲产生等领域有着广泛的应用前景；阈上电离则在原子分子物理、超快光谱学等研究中具有重要意义；然而，目前对于高次谐波产生和阈上电离的研究大多是独立进行的，缺乏有效的协同调控手段，现有的调控方法往往只能单一地优化高次谐波的产率或阈上电离的电子能谱，无法同时满足在不同应用场景下对这两种现象的特定需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种高次谐波与阈上电离协同调控方法及系统。
2、本发明第一方面提供一种高次谐波与阈上电离协同调控方法，该方法包括以下步骤：
3、采用基频光与多路辅助场形成时空重叠的复合激光场，通过调节辅助场的波长、强度、延迟时间及偏振方向，形成多参数激光场，将多参数激光场作为物理作用载体；
4、在多参数激光场的基础上，利用高灵敏度光谱仪与电子能谱仪同步采集hhg光谱强度分布及ati电子能谱数据，并将其输入贝叶斯优化算法，动态调整激光参数，得到最优激光参数组合；
5、基于得到的最优激光参数组合，通过调节激光椭偏度控制电子再碰撞概率，利用双色场载波包络相位调控电子电离时刻与返回能量，同步优化hhg截止频率与ati能谱峰位，实现闭环控制。
6、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述采用基频光与多路辅助场形成时空重叠的复合激光场，通过调节辅助场的波长、强度、延迟时间及偏振方向，形成多参数激光场，将多参数激光场作为物理作用载体，包括：
7、确定基频光的参数，通过分束器将基频光分为多束，一束作为主激光，其余光束作为辅助场的种子光；
8、针对每束种子光，利用高次谐波产生器将种子光转换为目标波长的辅助场，通过半波片和四分之一波片组合调整每路光束的偏振态，使用空间光调制器对各光束进行波前整形；
9、采用光谱相位干涉直接电场重建法测量每路激光的时域波形和相位信息，通过精密延迟线调整辅助场与主激光的时间延迟，确保各光束在焦点位置实现时空重叠；
10、通过旋转半波片调整线偏振光的偏振方向，通过组合半波片和四分之一波片调整椭圆偏振光的椭偏率和方位角，对于多路激光的偏振组合，采用穆勒矩阵法计算合成光场的偏振特性；
11、将基频光与各辅助场的参数映射为多维参数空间中的一个点，在多维参数空间中生成初始种群采用遗传算法进行参数优化，形成多参数激光场。
12、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述基频光的参数包括：
13、从800nm-2000nm的波长范围内选择基频光波长，设置脉宽、峰值功率密度及初始偏振态；
14、确定辅助场数量，并为每路辅助场分配初始波长、强度比例系数、初始延迟时间及偏振方向，其中初始波长为基频光波长的整数或分数倍。
15、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述将基频光与各辅助场的参数映射为多维参数空间中的一个点，在多维参数空间中生成初始种群采用遗传算法进行参数优化，形成多参数激光场，包括：
16、将基频光与各辅助场的物理参数映射为染色体的基因位，在多维参数空间中随机生成初始种群；
17、采用锦标赛选择法从当前种群中随机抽取多个染色体构成竞争组，比较竞争组内个体的适应度值，选择最优个体进入子代，重复选择操作，形成候选种群，引入精英保留策略，直接将父代最优个体复制到子代；
18、对候选种群中的个体执行交叉操作，以交叉概率随机选择配对个体，对配对染色体的每个基因位，采用算术交叉生成新值；
19、对交叉后的个体执行变异操作，以变异概率随机选择变异基因位，对选中的基因位，添加服从高斯分布的随机扰动；
20、对变异后的子代种群进行物理约束验证，再判断是否达到最大迭代次数，若是则从最终种群中选择适应度最高的染色体作为最优解，形成多参数激光场。
21、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述在多参数激光场的基础上，利用高灵敏度光谱仪与电子能谱仪同步采集hhg光谱强度分布及ati电子能谱数据，并将其输入贝叶斯优化算法，动态调整激光参数，得到最优激光参数组合，包括：
22、在多参数激光场内选择初始采样点，采用sobol序列生成覆盖参数空间的均匀分布点集；
23、对每个采样点，采集hhg光谱强度分布和ati电子能谱数据，得到原始数据，从原始数据中提取目标特征；
24、选用径向基函数作为协方差函数，使用马尔可夫链蒙特卡洛方法估计核函数的超参数，构建高斯过程模型；
25、通过高斯过程模型在有限采样次数内预测参数空间的全局最优解，并动态调整激光场组合，得到最优激光参数组合。
26、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述基于得到的最优激光参数组合，通过调节激光椭偏度控制电子再碰撞概率，利用双色场载波包络相位调控电子电离时刻与返回能量，同步优化hhg截止频率与ati能谱峰位，实现闭环控制，包括：
27、基于得到的最优激光参数组合，提取与电子动力学相关的关键参数，其中关键参数至少包括激光椭偏度和双色场载波包络相位；
28、基于强场近似理论构建椭偏度-再碰撞概率模型和cep-电离时刻/返回能量模型；
29、在固定双色场载波包络相位的前提下，对激光椭偏度进行单参数梯度搜索，在固定激光椭偏度的前提下，对双色场载波包络相位进行0-2π全周期扫描；
30、将激光椭偏度和双色场载波包络相位作为二维变量，采用坐标轮换法进行联合优化，直至达到最大迭代次数，得到最优组合，实时反馈控制回路。
31、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，椭偏度-再碰撞概率模型中，当激光椭偏度等于0时电子运动轨迹在二维平面内对称，当激光椭偏度增大时电子轨道逐渐三维化，通过预计算不同激光椭偏度值下的电子轨迹分布，建立激光椭偏度与再碰撞概率的lookup表；
32、cep-电离时刻/返回能量模型中，电离时刻与电子返回母离子的时间差决定返回能量，从而影响hhg截止频率。
33、本发明第二方面提供了一种高次谐波与阈上电离协同调控系统，该系统包括：
34、调节模块，用于采用基频光与多路辅助场形成时空重叠的复合激光场，通过调节辅助场的波长、强度、延迟时间及偏振方向，形成多参数激光场，将多参数激光场作为物理作用载体；
35、动态调整模块，用于在多参数激光场的基础上，利用高灵敏度光谱仪与电子能谱仪同步采集hhg光谱强度分布及ati电子能谱数据，并将其输入贝叶斯优化算法，动态调整激光参数，得到最优激光参数组合；
36、优化模块，用于基于得到的最优激光参数组合，通过调节激光椭偏度控制电子再碰撞概率，利用双色场载波包络相位调控电子电离时刻与返回能量，同步优化hhg截止频率与ati能谱峰位，实现闭环控制。
37、本发明的第三方面提供了一种高次谐波与阈上电离协同调控设备，所述高次谐波与阈上电离协同调控设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述高次谐波与阈上电离协同调控设备执行如上任一项所述的高次谐波与阈上电离协同调控方法的各个步骤。
38、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现如上任一项所述高次谐波与阈上电离协同调控方法的各个步骤。
39、本发明提供的技术方案中，采用基频光与多路辅助场形成时空重叠的复合激光场，通过调节辅助场的波长、强度、延迟时间及偏振方向，形成多参数激光场，将多参数激光场作为物理作用载体；在多参数激光场的基础上，利用高灵敏度光谱仪与电子能谱仪同步采集hhg光谱强度分布及ati电子能谱数据，并将其输入贝叶斯优化算法，动态调整激光参数，得到最优激光参数组合；基于得到的最优激光参数组合，通过调节激光椭偏度控制电子再碰撞概率，利用双色场载波包络相位调控电子电离时刻与返回能量，同步优化hhg截止频率与ati能谱峰位，实现闭环控制；本发明实现了对高次谐波产生和阈上电离过程的协同调控，大大提高了调控的效率和准确性，能够快速找到满足特定需求的最佳参数组合，推动了相关领域的技术发展和应用拓展。