反向旋转双色椭偏场中原子隧穿电离电子全息干涉的研究

作     者：黄雪飞 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄诚

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070203[理学-原子与分子物理] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：隧穿电离 双色椭偏场 相对相位 光电子全息干涉 

摘      要：隧穿电离是超快超强激光与原子分子相互作用的基本物理过程之一。在超快超强激光脉冲作用下,原子核产生的库仑势被压制,原子最外层电子通过量子隧穿效应穿过该势垒摆脱原子核束缚进入连续态。进而诱导出很多有趣的强场物理现象,如高次谐波的产生、阈上电离、光电子全息干涉和非次序双电离等。隧穿电离中光电子全息干涉经发现以来,由于光电子全息干涉中携带了原子分子结构和电子动力学信息,具有探测原子分子结构和电子动力学的潜力,成为了强场物理的研究热点之一。大量研究发现,在光电子动量谱中不同类型的干涉条纹交叠在一起,对某一种特定的干涉结构的提取需要复杂的数学方法,同时也降低了测量精度。因此,从光电子动量谱中将不同类型的干涉结构进行分离,成为了光电子干涉研究的前提条件。由于电子电离主要受激光脉冲的驱动,电离的电子运动轨迹在很大程度上受激光脉冲的具体波形的影响。因此,随着研究的深入,人们发现两个旋转的双色复合场能够对电子的电离和返回轨迹进行控制,进而控制电子的末态动量。因此,本文提出利用反向旋转双色椭圆偏振激光脉冲驱动Ar原子产生光电子干涉,揭示干涉条纹对两激光脉冲的相对相位和椭偏率等激光参数的依赖关系,寻求控制和分离各类干涉条纹的有效方法。本文利用数值求解含时薛定谔方程和强场近似理论研究了由1600 nm和800nm两个不同波长复合的反向旋转双色椭偏光场中氩原子隧穿电离电子的光电子干涉。首先固定两脉冲的椭偏率均为0.3,当两椭圆偏振场的相对相位为0.25π时,利用数值求解含时薛定谔方程获得的光电子动量谱中周期内干涉、“叉状全息干涉和弧形全息干涉相互重叠;当改变两椭圆偏振场的相对相位为0时,光电子动量谱中弧形全息干涉条纹不再能够被观测,同时周期内干涉和“叉状全息干涉被分离到动量谱的左右部分,从而得到了一个在空间上独立的“叉状全息干涉条纹。并基于强场近似理论研究了各种类型干涉条纹的来源。进一步研究表明通过改变两椭偏激光场的椭偏率还可以增强或抑制该独立的“叉状全息干涉条纹。我们还通过改变两椭偏激光场的强度和幅值比发现,改变两椭偏激光场的强度和幅值比也可以加强或抑制某种干涉条纹。这为干涉条纹的控制和分离提供了一个有效的手段,非常有利于从全息干涉条纹中提取靶材结构信息和电子超快动力学信息。