近幾十年來激光技術(shù)的進步極大推動了超快強激光場原子分子物理的發(fā)展。原子分子與超快強光場的相互作用中產(chǎn)生了很多新奇有趣的現(xiàn)象。對這些現(xiàn)象的研究不僅促進了人們對強激光場與原子分子作用機制的理解,還發(fā)展出了許多實用的新技術(shù)。其中,原子分子在超快強激光場中的電離不僅是強場物理中的基本現(xiàn)象之一,更是后續(xù)很多強場誘導(dǎo)過程的第一步,因此一直受到研究者的重點關(guān)注。研究激光場和原子分子性質(zhì)對強場電離結(jié)果的影響,并揭示其作用于電離動力學(xué)過程的內(nèi)在機制,對強場物理相關(guān)理論和應(yīng)用的發(fā)展,包括隧穿電子初始分布研究、分子軌道及結(jié)構(gòu)成像、阿秒及極紫外光源產(chǎn)生等都有重要意義。本文中主要利用符合測量方法研究了橢圓或圓偏振光場中的原子分子電離行為。首先我們完成了符合測量所需實驗裝置COLTRIMS的搭建和測試。COLTRIMS裝置具有三維動量成像及多粒子反應(yīng)通道的符合測量等優(yōu)點,是實驗探測強場原子分子電離和解離產(chǎn)物的有力工具。此裝置保證了我們后續(xù)實驗研究的進行。而在橢圓偏振光場中,一方面可以利用旋轉(zhuǎn)電場及橢偏率依賴行為研究強場電離的規(guī)律,另一方面也可以實現(xiàn)分子坐標(biāo)系的重構(gòu),由此我們發(fā)現(xiàn)了一些新的實驗現(xiàn)象。以強場電離及雙電離為研究主題,本論文具體對Xe原子橢圓偏振光場閾上電離、CO分子圓偏場解離性雙電離以及Kr原子強場雙電離等進行了符合測量研究。首先我們對Xe原子在橢圓偏振近紅外光場中的閾上電離進行了測量。實驗中觀測到明顯受橢偏率調(diào)制的電子干涉結(jié)構(gòu)。通過提取電子垂直偏振面方向動量寬度的微分分布得到不同結(jié)構(gòu)對應(yīng)的電子軌跡,并觀察這些結(jié)構(gòu)對橢偏率變化的響應(yīng),可以分析其產(chǎn)生的物理來源。當(dāng)橢偏率較小時觀察到由庫侖聚焦作用產(chǎn)生的低能電子結(jié)構(gòu),其角度指向偏振橢圓長軸且不隨橢偏率改變而變化,這一結(jié)構(gòu)在橢偏率大于0.6時開始消失。而前向散射與直接電離電子的干涉結(jié)構(gòu)則強烈地依賴于橢偏率的大小。從線偏振到較小橢偏率時,不僅不同動量區(qū)域的前向散射干涉結(jié)構(gòu)產(chǎn)率出現(xiàn)增強和減弱,在整個電子動量范圍內(nèi)還會產(chǎn)生傾斜的現(xiàn)象。此外,我們提出了一種利用旋向相反的雙橢圓偏振光來提取近圓偏振激光脈沖精確橢偏率的原位測量方法。結(jié)合實驗測量和理論計算,證實了隨兩束橢圓偏振光脈沖時間延遲周期性變化的ATI電子能譜和離子產(chǎn)率都可精確得到脈沖橢圓偏振光的橢偏率。然后我們通過四體符合測量對CO分子圓偏振強場解離性序列雙電離進行了研究。對高動能釋放通道的測量結(jié)果表明了低占據(jù)分子軌道的電離以及電離后場致激發(fā)的重要貢獻。這項工作也表明,利用圓偏振光獲得雙電離兩個電子分別的分子坐標(biāo)系分布的方法能夠有效地實現(xiàn)分子解離性雙電離中復(fù)雜的電離、激發(fā)和解離動力學(xué)過程的分析確認。而在低動能釋放通道的測量中觀測到了不尋常的低能電子存在。我們認為此通道可能來自強場中產(chǎn)生的CO~+自電離態(tài),并且自電離態(tài)產(chǎn)生后在圓偏振近紅外場中先電離,再沿CO~(2+)勢能線發(fā)生解離。進一步分析分子坐標(biāo)系中的低能電子角分布,觀察到隨著動能減小,角分布出現(xiàn)從雙峰到單峰的連續(xù)變化。這不同于自電離電子弱的各向異性角分布,說明了低能電子主要來自激光場電離而非自電離。而角分布的變化反映了CO~+自電離態(tài)在圓偏振光場中依賴于核間距的電離動力學(xué)過程。另外,通過改變激光脈沖的群延遲色散,研究發(fā)現(xiàn)正啁啾脈沖能顯著增強與自電離態(tài)相關(guān)的解離通道產(chǎn)率。最后,結(jié)合全微分測量和半經(jīng)典模擬綜合研究了氪原子強場雙電離中的電子關(guān)聯(lián)。首先對光強依賴的離子產(chǎn)率和離子動量測量確認了從非序列到序列雙電離機制的演變。一系列典型光強下測量的電子動量關(guān)聯(lián)譜與基于類氦模型及考慮內(nèi)層電子屏蔽效應(yīng)的GSZ勢模型的半經(jīng)典計算結(jié)果對比,說明了非序列雙電離時動態(tài)屏蔽效應(yīng)的重要作用。而在序列雙電離區(qū)域,動量關(guān)聯(lián)譜和兩電子動能和分布都顯示出電子關(guān)聯(lián)的痕跡。GSZ模型半經(jīng)典計算揭示了庫侖聚焦和庫侖奇點對此現(xiàn)象產(chǎn)生的關(guān)鍵作用。總而言之,利用符合測量并結(jié)合一定的理論計算,我們研究了橢圓偏振激光電場、庫侖聚焦、分子多軌道效應(yīng)和內(nèi)層電子屏蔽效應(yīng)等多種因素對原子分子電離結(jié)果的影響,以及電離過程中或電離后發(fā)生的電子干涉、場致激發(fā)和自電離態(tài)布居等重要現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O56;TN24
【部分圖文】：

其中為電子在振蕩電場中抖動光子電離成的勢壘隧穿被視為準靜態(tài)場光子電離到隧穿電離的過渡區(qū)相應(yīng)光場中的態(tài)的電離和隧穿電離區(qū) 和 t分別電子在振蕩電場中抖動光子電離，此時視為準靜態(tài)場態(tài)的，電離中往往需要考慮非絕熱效應(yīng)電子隧穿分別為激光電場和電子隧穿角頻率此時激光電場振蕩的周期小于成的勢壘隧穿。當(dāng) γ 遠小于視為準靜態(tài)場，這時隧穿電離是主要相應(yīng)光場中的物理現(xiàn)象可能體現(xiàn)出兩者都有的特征往往需要考慮非絕熱效應(yīng)電離和隧穿電離區(qū)，這也是常用的飛秒近紅外激光聚焦后所提供的光強范圍電子隧穿后發(fā)生重散射t P 為激光電場和電子隧穿角頻率電子在振蕩電場中抖動（quiver）激光電場振蕩的周期小于1 時，激光電場這時隧穿電離是主要光子電離到隧穿電離的過渡區(qū)，Keldysh物理現(xiàn)象可能體現(xiàn)出兩者都有的特征這也是常用的飛秒近紅外激光聚焦后所提供的光強范圍重散射（rescattering2PE I）的平均動能激光電場振蕩的周期小于電子隧穿時間激光電場振蕩的周期大于電子隧穿時間而這時隧穿電離是主要的電離系數(shù)已不能絕對地區(qū)分這兩種電離機制往往需要考慮非絕熱效應(yīng)。本文實驗中）的物理圖象是理解和解釋2PIU，為激光電場和電子隧穿角頻率，E 為電場強度的平均動能。當(dāng) γ 遠大于電子隧穿時間，振蕩的周期大于電子隧穿時間而的電離機制。而當(dāng)物理現(xiàn)象可能體現(xiàn)出兩者都有的特征。因為本文實驗中所用的的物理圖象是理解和解釋························為電場強度，IP1 時，因此電子而當(dāng) γ 在 1 附近時因為這時激光場不再是準靜所用的光強主要處于多光子························(1為電離勢?

1993 年，Corkum 以及 Schafer，成功地解釋了強場物理中的高次諧波、非象。其過程包括：首先電子從激光電場壓低振蕩激光電場作用下經(jīng)歷加速、減速再到離子實附近并與之發(fā)生碰撞。如果電子與電離，則可能產(chǎn)生閾上電離能譜中的高能束縛態(tài)，多余的動能可以高能光子的形式與離子實發(fā)生非彈性碰撞，將一部分的動激發(fā)后再被電離，則產(chǎn)生非序列雙電離，率隨著激光電場橢偏率增加會迅速降低來驗證各種強場現(xiàn)象中重碰撞機制是否主2 電子重散射模型示意，以非序列雙電離

為前向散射電子方向與初始隧穿方向相反或間接電離為前向散射（forward電子，如圖 1.3間接電離（forward-scattering所示[38]。（indirect ionizationscattering）和發(fā)生大角度散射的背向散射。其中類似于前向散射方向與初始隧穿方向相反，但只受到庫侖勢）軌跡第 1 章 緒論和發(fā)生大角度散射的背向散射其中類似于前向散射但只受到庫侖勢很弱軌跡[39]。其中類似于前向散射，在激光電場作用下電子動量出射很弱作用的電子和發(fā)生大角度散射的背向散射（back電場作用下電子動量出射電子軌跡又被稱為back-scattering軌跡又被稱為非直接scattering）非直接
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本文編號：2879366