二维强激光场下原子分子的高次谐波辐射和隧穿电离

作     者：韩鑫 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈彦军

授予年度：2020年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 070203[理学-原子与分子物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：正交双色场 高次谐波辐射 隧穿电离 

摘      要：作为一种探索微观世界的有效手段,研究光与物质的相互作用具有十分重要的意义。本文利用求解含时薛定谔方程和强场近似这两种方法数值和解析地探讨了二维强激光场下模型原子与分子的高次谐波辐射以及隧穿电离过程,总结出了影响线性分子高次谐波辐射的几个因素以及电子发生二维隧穿时的一些特性,揭示了强场作用下原子分子的微观结构以及动力学。第一章从激光的出现和发展出发,介绍了强激光场作用在原子、分子体系中出现的一些物理现象,并阐述了涉及到的基本概念及理论问题。第二章简要介绍了本文中涉及的强场物理理论研究方法,即数值求解含时薛定谔方程法以及强场近似法,并对两种方法做了简单的推导。第三章研究了由强主导激光场及附加的激光场组成的正交偏振的双色激光场中线性分子产生的高次谐波的光谱和时间特性。数值模拟表明,高次谐波与两场的相对相位以及分子的取向角有很大关系。特别是,在某些情况下主导场前后半个激光周期内的谐波辐射有显著的差异。如果在前半个激光周期中谐波辐射的强度很大,那么在后半个激光周期内谐波辐射的强度就会很小。基于此结论我们提出了一个与分子结构有关的简单模型来解释这些现象。我们的结果提供了一种在一个大的能量区域内合成单周期孤立阿秒脉冲序列的方法。第四章从数值和解析两方面研究了二维强激光场中原子的隧穿电离,主要采用了正交双色场和圆偏振场。首先我们探索了电子在最大隧穿概率下从二维激光场和库仑势形成的势垒中遂穿出垒的路径（即最可几的隧穿路径）。该路径对应于激光偏振平面上最大振幅处的二维光电子动量分布。然后我们将二维隧穿的最可几路径与经典近似方法的预测以及单色场近似方法（其中假设隧穿主要由二维激光场中激光振幅较大的主要成分控制）的预测进行了比较。通过这些对比,我们发现了二维隧穿的一些基本性质,揭示了二维激光场中原子发生隧穿电离的复杂动力学。