隧穿電離是原子和分子強場電離的第一步,作為強場電離中最基本、最普遍的量子現(xiàn)象之一,一直是超快光物理基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中非常重要且備受關(guān)注的一個課題。少周期超短超強激光技術(shù)的發(fā)展與成熟,為在亞光周期時間尺度上深入理解強場物理過程提供了有力的工具。基于阿秒條紋譜技術(shù)而發(fā)展的阿秒鐘(attoclock)技術(shù),其時域測量精度可達(dá)幾阿秒,為研究電子在強場隧穿電離過程中發(fā)生的超快動力學(xué)行為提供了很好的手段。本文我們圍繞光電子動量譜的偏轉(zhuǎn)角展開對強場隧穿電離中電子超快動力學(xué)過程的研究。主要分析了少周期超短激光脈沖載波包絡(luò)相位和隧穿電離中的非絕熱效應(yīng)這兩種因素對光電子動量的偏轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的影響。我們研究近圓偏振的少周期飛秒激光脈沖與惰性原子的相互作用,使用經(jīng)典軌跡蒙特卡洛模擬法,發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光脈沖的載波包絡(luò)相位為π/2時,偏振面內(nèi)的光電子動量譜中概率峰值處的偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最大。當(dāng)其他激光參數(shù)保持不變時,不同脈寬的脈沖與同一原子相互作用,這個最大偏轉(zhuǎn)角不同。改變激光脈沖的載波包絡(luò)相位,得到少周期超短激光脈沖載波包絡(luò)相位與偏振面內(nèi)的光電子動量譜中概率峰值處的偏轉(zhuǎn)角之間的對應(yīng)關(guān)系。由此我們提出了一種測量少周期超短激光脈沖載波包絡(luò)相位的創(chuàng)新性的方法與相應(yīng)的裝置,該測量方法比傳統(tǒng)的stereo-ATI法在裝置上具有簡潔性。當(dāng)電子在隧穿電離時具有非絕熱效應(yīng)時,光電子動量譜的偏轉(zhuǎn)角也會發(fā)生變化。我們研究了氖原子的2p軌道的兩種環(huán)流態(tài)電子與近圓偏振的少周期飛秒激光脈沖相互作用后的光電子動量譜特征,發(fā)現(xiàn)與激光場旋向相反的環(huán)流態(tài)電子非絕熱效應(yīng)更顯著,其具有電離率越高、隧穿位置更近和電離時間越早等特征。并且以激光電場峰值處環(huán)流態(tài)電子波包的空間概率密度的瞬時快照為視角,進(jìn)一步研究了激光頻率對環(huán)流態(tài)電子在隧穿電離過程中非絕熱效應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)激光頻率越高,非絕熱效應(yīng)越強。本文的工作對于具有非絕熱隧穿效應(yīng)的阿秒鐘實驗中光電子動量譜的角度分布的準(zhǔn)確解釋提供了參考。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN24;O56
【部分圖文】：

1as=10-18s）時間尺度上的強場電離現(xiàn)象。場電離理論的奠基者，是 Keldysh 教授。1964 年 11 月，他出版了一磁場中的電離”的論文，1965 年 5 月又出版了英文[13]譯本，這一論文子相互作用的整個領(lǐng)域以及之后強場電離中的許多實驗奠定了理論h 定義了一個絕熱參數(shù) γ 來定性地討論原子在激光場下的電離過程。pmax2=IwE 中，Ip為原子的電離能，Emax為峰值電場強度，w 為激光的角頻率。值，可以大致區(qū)分出多光子電離、隧穿電離和過勢壘電離這三種電離 60 年代，激光剛剛被發(fā)明出來，由于當(dāng)時實驗室可產(chǎn)生的激光強度h 論文中分析的隧穿電離及越壘電離還尚未被觀測到。正因如此，Ke潔的強場電離的基本圖像對后來的研究者們具有偉大的指導(dǎo)意義。

然而，由于時間不是一個量子算符，隧穿時間的概念并沒義，到目前為止，人們已經(jīng)做了很多工作來定義隧穿時間，但仍缺論，爭論的核心問題是，量子粒子穿過有限勢壘時是否有著可測量于隧穿時間的爭論[22-25]一直持續(xù)著，但隨著超短超強激光和阿秒測展[26]，使得物理學(xué)家們可以在實驗中獲得阿秒尺度的超短時間分辨中定義的隧穿時間就在這個時間尺度上，很多精確測量的實驗驗證給出隧穿時間更清晰的力證。秒鐘（attoclock）實驗技術(shù)[27]利用近圓偏振的少周期紅外脈沖與原自參考功能的單脈沖同時提供電離輻射場和條紋場，近圓偏振激場決定了時鐘端面。測量到的電子動量矢量就像時鐘的指針，記錄中從隧道中出射的時間信息。光電子動量分布中的偏移角與電子通電離時刻相聯(lián)系，從而探測出原子中的電子與強激光場相互作用發(fā)阿秒動力學(xué)過程。

對阿秒鐘實驗中時間零點的標(biāo)定產(chǎn)生一定的影響。以線偏振超短激光脈沖為例，用下面的式子描述脈沖電場E (t ) f (t )cos( wt )(1中， f (t )為激光脈沖包絡(luò)，w 為載波頻率，φ 為激光的載波與包絡(luò)之間的相位波包絡(luò)相位（carrier envelope phase，CEP）即被定義為脈沖電場的載波峰值包絡(luò)峰值的相位。在脈沖寬度短到周期量級時載波包絡(luò)相位的變化會使超短沖的電場形式發(fā)生顯著的改變。這個相位為 0和π時，如圖2中a和 c兩圖所于這兩種情況，電場振蕩的最大值與脈沖包絡(luò)的峰值重合，激光電場的最大指向電場的正方向和負(fù)方向，激光電場沿著正負(fù)兩個方向的分量不對稱。然波包絡(luò)相位不是這兩個值而是其他值時，由于包絡(luò)的影響，載波的峰值與包值不再重合。特殊地，當(dāng)這個相位為 π/2 時，如圖 3 中 b 圖所示，激光電場分量會是對稱的分布。
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本文編號：2849701