隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展,超強(qiáng)、超短的激光脈沖與原子、分子、凝聚態(tài)相互作用帶來(lái)了很多新的物理現(xiàn)象。強(qiáng)場(chǎng)物理的研究為人們探測(cè)和調(diào)控物質(zhì)的超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段,具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文發(fā)展了經(jīng)典軌跡蒙特卡洛方法和德布羅意-波姆力學(xué)分析方法,結(jié)合數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程,深入地研究了激光場(chǎng)作用下電子在庫(kù)倫勢(shì)和周期勢(shì)中的超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程,主要內(nèi)容由三部分組成:第一部分中,我們研究了太赫茲波的產(chǎn)生、低能光電子和里德堡態(tài)電子產(chǎn)生等近閾過(guò)程之間的聯(lián)系。利用三維經(jīng)典軌跡蒙特卡洛方法,給出了線偏雙色場(chǎng)和少周期激光場(chǎng)中電子的隧穿坐標(biāo)與末態(tài)能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)庫(kù)倫勢(shì)的聚焦效應(yīng)在三種過(guò)程中都有著重要作用。通過(guò)分析電子譜隨激光場(chǎng)不對(duì)稱性的調(diào)制行為,發(fā)現(xiàn)太赫茲的產(chǎn)生與低能光電子相同,主要由前向散射電子的貢獻(xiàn),而里德堡態(tài)電子產(chǎn)額的調(diào)制則與太赫茲的產(chǎn)生的調(diào)制行為相反。在這一工作中,首次建立了三種近閾值過(guò)程的聯(lián)系,為實(shí)現(xiàn)太赫茲波和光電子的同步測(cè)量奠定了理論基礎(chǔ)。第二部分中,我們研究了基于太赫茲偏振測(cè)量的全光阿秒鐘技術(shù)。通過(guò)計(jì)算少周期圓偏激光脈沖作用下的光電子動(dòng)量譜和光電流,發(fā)現(xiàn)二者的偏轉(zhuǎn)角相同。由于基態(tài)耗散和庫(kù)倫勢(shì)對(duì)偏轉(zhuǎn)角的影響,偏轉(zhuǎn)角隨著激光光強(qiáng)的變化曲線顯示出膝形結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)在不同波長(zhǎng)激光作用下的不同原子體系中普遍存在。結(jié)合太赫茲空氣偏置相干測(cè)量技術(shù),測(cè)量了圓偏基頻+線偏倍頻的雙色激光場(chǎng)與惰性氣體靶相互作用中產(chǎn)生的太赫茲電場(chǎng),發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的太赫茲波的偏振方向隨雙色場(chǎng)相位延遲的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。偏轉(zhuǎn)角隨激光光強(qiáng)的變化曲線同樣顯示出膝型結(jié)構(gòu),說(shuō)明了基于太赫茲偏振測(cè)量的全光阿秒鐘可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)阿秒鐘相同的測(cè)量過(guò)程。第三部分中,我們研究了固體諧波產(chǎn)生過(guò)程與隧穿波包的輻射特性。首次在固體諧波的產(chǎn)生過(guò)程中引入量子軌跡的概念,利用德布羅意-波姆力學(xué)方法分析了電子在周期勢(shì)中的超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程,發(fā)現(xiàn)由于電子波包的非局域性,量子軌跡表現(xiàn)出相似的動(dòng)態(tài)布洛赫振蕩,但不同軌跡的輻射譜有著較大差別。隨著激光強(qiáng)度的逐漸增大,動(dòng)態(tài)布洛赫振蕩頻率增大,與此同時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)量子軌跡跟隨激光波形的整體移動(dòng)。在電子隧穿波包的輻射特性的研究中發(fā)現(xiàn),在無(wú)外場(chǎng)的情況下,隨著波包初始能量的增加,在勢(shì)壘的上升沿和下降沿出現(xiàn)兩個(gè)輻射的產(chǎn)生時(shí)刻�？梢詫�(shí)現(xiàn)通過(guò)輻射譜的振蕩結(jié)構(gòu)反推輻射產(chǎn)生的時(shí)間和空間信息,為全光阿秒鐘技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了新的思路。在靜電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下,反射的波包會(huì)重新加速回到勢(shì)壘附近,發(fā)生波包的干涉,出現(xiàn)更為復(fù)雜的輻射結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位單位】：國(guó)防科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN241
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 強(qiáng)激光場(chǎng)與原子相互作用過(guò)程
        1.2.1 閾上電離及低能電子結(jié)構(gòu)
        1.2.2 高次諧波的產(chǎn)生
        1.2.3 太赫茲波的產(chǎn)生
        1.2.4 里德堡態(tài)電子的產(chǎn)生
    1.3 阿秒光譜技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.3.1 阿秒條紋相機(jī)技術(shù)與光電離動(dòng)力學(xué)
        1.3.2 阿秒鐘技術(shù)與隧穿電離動(dòng)力學(xué)
        1.3.3 阿秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)
    1.4 強(qiáng)激光場(chǎng)中固體諧波的產(chǎn)生
        1.4.1 固體諧波的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展
        1.4.2 固體諧波的理論進(jìn)展
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 理論方法
    2.1 理論基礎(chǔ)
        2.1.1 激光場(chǎng)的描述
        2.1.2 含時(shí)薛定諤方程
    2.2 數(shù)值求解含時(shí)薛定諤方程
        2.2.1 波函數(shù)的傳播
        2.2.2 光電子譜的計(jì)算
        2.2.3 輻射譜的計(jì)算
    2.3 經(jīng)典軌跡蒙特卡洛方法
        2.3.1 計(jì)算方法
        2.3.2 經(jīng)典軌跡蒙特卡洛方法的量子修正
    2.4 德布羅意-波姆力學(xué)方法
    2.5 三種計(jì)算方法的特點(diǎn)
第三章 強(qiáng)激光場(chǎng)中低能電子動(dòng)力學(xué)與太赫茲波的產(chǎn)生
    3.1 太赫茲波的產(chǎn)生與低能電子產(chǎn)生的關(guān)系
        3.1.1 研究背景
        3.1.2 理論方法
        3.1.3 結(jié)果與討論
        3.1.4 總結(jié)
    3.2 太赫茲波的產(chǎn)生與里德堡態(tài)電子產(chǎn)生的關(guān)系
        3.2.1 研究背景
        3.2.2 理論方法
        3.2.3 結(jié)果與討論
        3.2.4 總結(jié)
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于太赫茲探測(cè)的全光阿秒鐘研究
    4.1 少周期圓偏激光場(chǎng)中光電流的偏轉(zhuǎn)角研究
        4.1.1 研究背景
        4.1.2 計(jì)算方法
        4.1.3 結(jié)果與討論
        4.1.4 總結(jié)
    4.2 全光阿秒鐘技術(shù)的初步探索
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與測(cè)量結(jié)果
        4.2.2 分析與討論
        4.2.3 總結(jié)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 固體高次諧波產(chǎn)生過(guò)程的電子動(dòng)力學(xué)研究
    5.1 固體諧波產(chǎn)生過(guò)程中動(dòng)態(tài)布洛赫振蕩的波姆力學(xué)分析
        5.1.1 研究背景
        5.1.2 理論方法
        5.1.3 結(jié)果與討論
        5.1.4 結(jié)論
    5.2 隧穿電子波包的輻射性質(zhì)研究
        5.2.1 研究背景
        5.2.2 理論方法
        5.2.3 無(wú)外場(chǎng)時(shí)隧穿波包的輻射
        5.2.4 外場(chǎng)加速下隧穿波包的輻射
        5.2.5 總結(jié)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果
附錄A 原子單位制
附錄B 相關(guān)公式的詳細(xì)推導(dǎo)
    B.0.1 隧穿位置公式的推導(dǎo)
    B.0.2 漸近動(dòng)量公式的推導(dǎo)

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