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用Coulomb-Volkov方法研究强激光场中H原子的电离

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原子与分子物理学报 2010年第3期27卷 480-484页

作者：吕向向周效信王国利西北师范大学物理与电子工程学院兰州730030

利用Coulomb-Volkov方法研究了H原子在不同波长的线性极化强激光场中电离的能量谱和动量谱,并与强场近似和直接数值求解含时Schr(o|¨)dinger方程的结果进行比较,结果发现:随着激光频率的增加,由Coulomb-Volkov方法得到的结果与数值求... 详细信息

利用Coulomb-Volkov方法研究了H原子在不同波长的线性极化强激光场中电离的能量谱和动量谱,并与强场近似和直接数值求解含时Schr(o|¨)dinger方程的结果进行比较,结果发现:随着激光频率的增加,由Coulomb-Volkov方法得到的结果与数值求解含时Schr(o|¨)dinger方程的结果符合得很好.

关键词：强场近似 Coulomb-Volkov方法含时薛定谔方程

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氢分子离子的两个核对谐波贡献的研究

原子与分子物理学报 2016年第6期33卷 1052-1056页

作者：王燕锋夏昌龙吕梁学院物理系吕梁033000 山西师范大学物理与信息工程学院临汾041004

通过求解含时薛定谔方程的方法研究H+2的两个核分别对高次谐波产生的贡献.结果表明,在激光场的作用下两个核周围的电子分布不同从而导致了在不同时刻两个核对谐波产生的贡献不同,即在半整数个光周期谐波的产生主要由核1贡献而在整数个... 详细信息

通过求解含时薛定谔方程的方法研究H+2的两个核分别对高次谐波产生的贡献.结果表明,在激光场的作用下两个核周围的电子分布不同从而导致了在不同时刻两个核对谐波产生的贡献不同,即在半整数个光周期谐波的产生主要由核1贡献而在整数个光周期主要由核2贡献.然后结合时频分布图和电子和核波包密度图,对其物理机制进行了合理解释.

关键词：高次谐波时频分布含时薛定谔方程

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一维模型氢原子在啁啾激光场中的阈上电离

原子与分子物理学报 2021年第2期38卷 92-98页

作者：景文泉管仲赵松峰西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

通过数值求解一维模型氢原子在啁啾激光场中的含时薛定谔方程,研究了在不同电离机制下啁啾率对阈上电离能谱的影响.计算结果表明,三种不同电离区域的光电子能谱对啁啾率的依赖程度不同.结合激发束缚态的总布居,阐明了多光子阈上电离能... 详细信息

通过数值求解一维模型氢原子在啁啾激光场中的含时薛定谔方程,研究了在不同电离机制下啁啾率对阈上电离能谱的影响.计算结果表明,三种不同电离区域的光电子能谱对啁啾率的依赖程度不同.结合激发束缚态的总布居,阐明了多光子阈上电离能谱的啁啾依赖主要源自于激发束缚态的贡献.而单光子和隧穿电离区,电子可通过吸收单个光子或隧穿势垒到达连续态,因此激发束缚态的影响较小.另外,隧穿电离区光电子能谱第一个平台截止位置对啁啾率的依赖可归结于激发束缚态的贡献.

关键词：阈上电离啁啾激光含时薛定谔方程

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长脉冲激光场中H原子的阈上电离的理论研究

原子与分子物理学报 2017年第3期34卷 469-474页

作者：孙长平崔宝凤路宝凤临沂大学物理与电子工程学院临沂276005 临沂大学实验中心临沂276005

利用基于密度泛函理论下的窗算符技术求解含时薛定谔方程方法计算了H原子在长脉冲强激光场中能量谱,并与文献[8]中的动量空间的投影技术方法的计算结果进行了比较.在文献[8]给出的最大光电子能量范围内,我们的计算结果与文献[8]中的计... 详细信息

利用基于密度泛函理论下的窗算符技术求解含时薛定谔方程方法计算了H原子在长脉冲强激光场中能量谱,并与文献[8]中的动量空间的投影技术方法的计算结果进行了比较.在文献[8]给出的最大光电子能量范围内,我们的计算结果与文献[8]中的计算结果符合得很好,但是我们的计算结果能够给出比文献[8]中能量更高的光电子能谱,光电子能量谱的变化趋势也与实际的物理过程相符.同时我们也给出了最大光电子能量与激光强度关系的经验公式,利用我们的经验公式计算的最大光电子能量与经典计算预测的最大光电子能量符合得很好,这表明们的计算方法可靠,能够给出高精度的计算结果 .因此利用基于密度泛函理论下的窗算符方法能很好地用来研究H原子在长脉冲强激光场中的阈上电离的性质.

关键词：阈上电离含时薛定谔方程窗算符技术能量谱

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线偏振激光场中分子高次谐波椭偏率的调控

原子与分子物理学报 2023年第1期40卷 113-120页

作者：张军刘晓艳刘学深吉林大学原子与分子物理研究所长春130012 中国人民大学数学学院北京100872

高次谐波椭偏率的调控为人们研究磁性材料和手性介质中的超快动力学过程提供了有效途径.本文理论研究了线偏振激光脉冲驱动下,H_(2)^(+)和H_(3)^(2+)分子高次谐波的偏振特性及阿秒脉冲产生.结果表明当取向角为0^(o)时,H_(2)^(+)分子谐... 详细信息

高次谐波椭偏率的调控为人们研究磁性材料和手性介质中的超快动力学过程提供了有效途径.本文理论研究了线偏振激光脉冲驱动下,H_(2)^(+)和H_(3)^(2+)分子高次谐波的偏振特性及阿秒脉冲产生.结果表明当取向角为0^(o)时,H_(2)^(+)分子谐波的椭偏率几乎为0,而H_(3)^(2+)分子谐波具有较大椭偏率,这是由于分子轨道对称性决定的.通过改变取向角的大小,可以调控高次谐波强度以及谐波椭偏率大小,为产生椭偏XUV脉冲提供了手段.同时,发现椭偏率较大的谐波阶次对应的谐波强度较小,分析表明分子的双中心干涉效应对椭偏率有很大的影响.对于H_(2)^(+)和H_(3)^(2+)分子,分别合成了椭偏率为0.75和0.55的椭圆偏振阿秒脉冲.这种大椭偏XUV脉冲的产生为高次谐波在材料与生物科学领域提供了重要应用.

关键词：高次谐波产生含时薛定谔方程线偏振激光场阿秒脉冲产生

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阈上电离与高次谐波的产生

阈上电离与高次谐波的产生

作者：马霞红长春理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着强激光技术的发展,激光与原子相互作用的研究已经成为原子物理学中的一个热点。随着激光强度的增加,会出现一系列的新现象,例如多光子电离,隧穿电离,阈上电离(ATI)和稳定化电离等现象。同时电离后的电子在强激光场的作用下,... 详细信息

近年来,随着强激光技术的发展,激光与原子相互作用的研究已经成为原子物理学中的一个热点。随着激光强度的增加,会出现一系列的新现象,例如多光子电离,隧穿电离,阈上电离(ATI)和稳定化电离等现象。同时电离后的电子在强激光场的作用下,可能会回到核附近,与核发生相互作用从而放出高能光子,产生高次谐波(HHG)等现象。阈上电离是人们观察到的第一个不能用微扰论解释的非线性效应;而高次谐波则因为其极有潜力的应用前景成为目前研究较为活跃的一项内容。两者同属强场物理中的重要现象,其产生密切相关。本文分为了以下几个部分:对阈上电离和高次谐波的相关理论及研究方法等加以评述;给出了电偶极近似下的含时Schr(?)dinger方程的具体形式,并详细地介绍了在本篇论文中采用的Crank-Nicholson数值积分方法;评述阈上电离和高次谐波的主要研究成果;进行数值计算,得出在同一频率,不同激光强度下的谐波谱和电离率,并与有代表性的文献进行比较分析,得出相符的结果。

关键词：强激光阈上电离高次谐波含时薛定谔方程

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H原子在强激光场中电离的理论研究

H原子在强激光场中电离的理论研究

作者：吴金香西北师范大学

学位级别：硕士

超短、超强激光的出现,为光与物质相互作用的研究提供了新的极端条件。原子在强激光场中的电离是激光与原子相互作用的主要过程之一,利用激光场与原子的相互作用发生的电离现象不仅使人们能够了解原子本身的性质,而且能够研究原子和分... 详细信息

超短、超强激光的出现,为光与物质相互作用的研究提供了新的极端条件。原子在强激光场中的电离是激光与原子相互作用的主要过程之一,利用激光场与原子的相互作用发生的电离现象不仅使人们能够了解原子本身的性质,而且能够研究原子和分子内部的超快过程,因此对原子在强激光场中发生电离现象的研究具有十分重要的意义而引起人们的重视。从理论上研究原子在强激光场中电离过程的主要方法有数值求解含时薛定谔方程(Time-Dependent Schr?dinger Equation,TDSE)、强场近似(Strong Field Approximation,SFA)和ADK近似等。由于数值求解TDSE计算量过大,对计算机的要求较高,而ADK模型适用于隧道电离区域且对于原子序数较大原子在激光场中的电离,不适用于处理原子序数较小原子在激光场中的电离问题,所以人们一般常采用SFA方法,这种方法具有计算简便、物理思想明确的优点。但不足之处是这种方法由于忽略了母核对电子的影响,在大多数情况下计算结果相对较差,因此需要在SFA方法中引入Coulomb修正。为了考察由Krainov引入的Coulomb修正效应中原子的电离随激光参数变化的关系,本论文首先利用传统的强场近似方法分别在长度规范和速度规范下计算了H原子基态在不同波长激光场中电离的能量谱,并和数值求解含时Schr?dinger方程的结果进行了比较,接着又利用传统的强场近似方法和考虑Coulomb修正的强场近似方法,计算了H原子在激光场中的总电离几率分别随激光强度和波长的变化以及H原子在不同波长激光场中电离的能量谱,并将得到的能量谱与直接数值求解含时Schr?dinger方程的结果进行了比较,结果发现:当激光波长较长时,考虑Coulomb修正的强场近似方法得到的结果与数值求解含时Schr?dinger方程的结果符合得较好。

关键词：强场近似库仑修正方法含时薛定谔方程长度规范速度规范

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锂离子模型势与双色激光场中的高次谐波响应

锂离子模型势与双色激光场中的高次谐波响应

作者：王力西北师范大学

学位级别：硕士

高强度的激光输出技术实现以后,由于其具有其他的一般光源不能替代的优越性质,一部分有远见的科学家很快将其应用到对原子、分子等微观物质的研究当中。之后,原子、分子与强激光场之间的作用便得到了人们深入而广泛的研究,并且发现隧穿... 详细信息

高强度的激光输出技术实现以后,由于其具有其他的一般光源不能替代的优越性质,一部分有远见的科学家很快将其应用到对原子、分子等微观物质的研究当中。之后,原子、分子与强激光场之间的作用便得到了人们深入而广泛的研究,并且发现隧穿电离(TI)、阈上电离(ATI)、非顺序双电离(NSDI)及高次谐波的发射等(HHG)很多非线性物理现象可能出现在此过程中。由于此时物质处在极端的物理条件下,这些现象已经不能再用传统的微扰理论给出合理的解释,必须寻求更能符合物理事实的描述方法。其中最直接有效的一种办法,就是用体系含时薛定谔方程的直接计算结果来理解和解释这些特别的现象。但是,解析求解的办法只能处理很少特殊情况下的问题,对更多更实际的问题的解决依然有着巨大的困难。计算机技术的快速发展弥补了这一个缺点,它使得人们能够使用直接数值精确求解含时薛定谔方程(TDSE)的方法来处理这些高阶非线性问题。在强场过程中出现的众多现象中,高次谐波的发射过程及谐波特点引起了人们的高度关注和深入研究。高次谐波具有很多特别的优点:首先,高次谐波中会包含波长很短的光子成分,用此方法可以得到相干性很好的XUV激光;其次,利用高次谐波可以得到在很短的时间尺度之内发射的频率范围很宽的辐射场,人们可以用此获得时间很短的单个阿秒脉冲,它是人类在更高层次上认识和控制物质及其运动的首选途径。目前,人们已经在实验上成功地用一些谐波制造出了相干XUV光和阿秒脉冲,并且已经用它们来研究发生在原子、分子内的超快过程。由于高次谐波具有这些诱人的前景,所以自从被理论预言以来一直处于研究的前沿,并且在理论和应用上都取得了巨大的成功。我们理论计算了 Li+离子与双色激光之间的作用,比较和分析了其在几种不同情况下发射高次谐波的一些特点,并合成了一个孤立的阿秒脉冲。具体工作如下:首先,我们使用数值计算三维的定态薛定谔方程的方法,得到了 Li+离子与角动量有关的精确模型势参数,同时得到了其各个态的准确能量和初始波函数。其次,我们进一步运用含时伪谱方法求解了 Li+离子分别在单色红外(IR)场以及不同参数的双色(IR+XUV)场作用下的含时薛定谔方程,计算得到了 Li+在几种不同强场中的高次谐波,并对它们进行了分析。我们的结果表明,与入射XUV相比,出射高次谐波在与入射XUV相同的频带范围内没有得到放大,但是与只有红外场存在时的情况相比,双色场下发射的谐波在整个平台区有几个数量级的明显提高。此外,通过选择最优的IR场与XUV场的时间延迟,我们得到了一个带宽超过100阶的超连续谱,通过合成这个超连续谱某一区间的范围内的高次谐波,我们合成了一个持续时间为27 as的脉冲。

关键词：高次谐波含时薛定谔方程模型势阿秒脉冲

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强激光场中氢原子的激发

强激光场中氢原子的激发

作者：郭晶吉林大学

学位级别：硕士

超短强激光与原子分子相互作用可以观察到许多非线性现象如高次谐波、高阶阈上电离,挫败隧穿电离等。利用激发态原子可以实现对中性原子加速,因而激发过程的研究最近成为人们研究的重点。本文通过数值求解三维含时薛定谔方程,计算了原... 详细信息

超短强激光与原子分子相互作用可以观察到许多非线性现象如高次谐波、高阶阈上电离,挫败隧穿电离等。利用激发态原子可以实现对中性原子加速,因而激发过程的研究最近成为人们研究的重点。本文通过数值求解三维含时薛定谔方程,计算了原子在超强超短激光脉冲作用下的激发。首先系统地研究了在线偏振激光条件下,激发态几率及其在各个主量子数和角量子数上的分布。发现原子激发的几率随着入射激光强度的增加呈现“knee”结构。通过分析激发几率在主量子数上的布居发现该结构产生来源是基态和激光电场缀饰高激发态之间的共振跃迁。随着入射激光强度的增加,原子的激发几率在不同角量子数上的分布呈现出奇偶相间的规律。这一结果表明原子的激发过程除了要满足能量共振的条件,还需要满足角动量守恒。在此基础上,分析了偏振效应对原子激发过程的影响。发现在相同入射激光能量下,随着入射激光椭偏率的增加,原子的激发几率逐渐减小,几率分布在更高主量子数n的几率逐渐增加。和波长为400nm驱动激光相比,波长为800nm的激光脉冲的激发几率的随偏振增加下降速率更大。

关键词：强激光场激发含时薛定谔方程