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强激光场驱动的原子电离超快动力学研究

强激光场驱动的原子电离超快动力学研究

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作者：许景焜信阳师范学院

学位级别：硕士

超强超快激光脉冲与原子分子相互作用时,可以呈现出许多非线性、非微扰的物理现象,如高次谐波的产生,高阶阈上电离,非次序双电离和受挫双电离等。其中非次序双电离和受挫双电离蕴含极为丰富的物理过程。最近实验利用三体符合测量技术成... 详细信息

超强超快激光脉冲与原子分子相互作用时,可以呈现出许多非线性、非微扰的物理现象,如高次谐波的产生,高阶阈上电离,非次序双电离和受挫双电离等。其中非次序双电离和受挫双电离蕴含极为丰富的物理过程。最近实验利用三体符合测量技术成功探测到原子受挫双电离。而理论方面,原子受挫双电离电子被俘获的具体条件及原子受挫双电离对激光波长的依赖性尚待解决。此外,正交双色场作为一种重要的工具常用来操控电离过程。因此通过调节正交双色场来操控非次序双电离和受挫双电离值得深入探究。针对上述问题本论文运用经典三维系综方法开展了以下研究:（1）理论研究了不同激光波长下原子的受挫双电离。结果表明,较短的波长和较低的激光强度可以更有效地产生受挫双电离。在适当的激光参数下,可以产生比双电离更多的受挫双电离事件。我们确定并解释了电子被俘获的物理条件,即电离时的初始电子速度必须与激光矢势相等（或非常接近）。此外,较长的激光波长会导致电子被振动到更远的距离,因此受挫双电离产生的高激发态原子离子的能量分布显示了对波长有敏感的依赖性。（2）理论研究正交双色场驱动下原子受挫双电离。数值结果表明,通过改变双色场的相对相位可以控制受挫双电离的产率。此外,可以通过改变双色场的相对相位来控制两种途径的受挫双电离的相对贡献,即在激光场结束时,第一个电离电子或第二个电离电子最终被重新俘获的过程。通过反演分析受挫双电离事件的经典轨迹揭示了这种相对相位依赖性的受挫双电离路径的潜在动力学。有趣的是,在受挫双电离事件中原子离子的高激发态的能量分布也表现出敏感的相对相依赖性。（3）理论研究正交双色场驱动下非次序双电离对波长的依赖。结果显示可以通过改变正交双色场的波长比值来控制非次序双电离的产率。非次序双电离概率对相对相位的依赖主要由第一个电子返回概率决定。其中返回概率主要受到第一个电子的飞行时间和再碰撞电离窗口影响。同时,非次序双电离能否发生与第一个电子的返回动能有关。第一个电子的返回动能表现出敏感的相对相位依赖性,因此也会对非次序双电离概率产生重要的影响。

关键词：受挫双电离非次序双电离正交双色场里德堡态相对相位

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二维强激光场下原子分子的高次谐波辐射和隧穿电离

二维强激光场下原子分子的高次谐波辐射和隧穿电离

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作者：韩鑫陕西师范大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：正交双色场高次谐波辐射隧穿电离

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