激光技術(shù)的發(fā)展極大地推動了現(xiàn)代物理學的進步,特別是飛秒強激光脈沖的出現(xiàn)使得人們能夠在極端條件下研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和原子及其內(nèi)部電子的動力學性質(zhì)。近年來,人們在實驗上觀測到了一系列新奇的非線性物理現(xiàn)象,如閾上/高階閾上電離、非順序雙電離、高次諧波產(chǎn)生等,其中強場里德堡態(tài)激發(fā)作為一種新的強場現(xiàn)象,不僅被認為是隧穿-再散射過程的重要補充,而且在光控化學反應、中性粒子加速和量子信息等領(lǐng)域同樣有重要的應用前景。本論文利用量子理論方法系統(tǒng)地研究了飛秒強激光場驅(qū)動下原子的激發(fā)和電離動力學性質(zhì)。采用不同的光場參數(shù)我們研究了不同種類原子體系中的電子動力學行為,對強場中性里德堡原子激發(fā)和激發(fā)態(tài)對電離行為的影響進行了深入的討論。在此基礎(chǔ)上,我們還進一步發(fā)展了低頻激光場中研究原子激發(fā)態(tài)行為的Kramers-Henneberger量子方法,很好地解釋了相關(guān)物理現(xiàn)象。論文主要研究工作如下:（1）研究了稀有氣體原子的強場里德堡激發(fā)行為和里德堡原子的電離調(diào)控。通過理論計算,給出了中性激發(fā)態(tài)原子以及電子產(chǎn)量隨光場強度的改變規(guī)律,觀察到了兩種產(chǎn)量中的反向振蕩結(jié)構(gòu)。結(jié)合光場作用下激發(fā)態(tài)能級和電離閾值邊界的移動以及偶極躍遷選... 

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超快強激光脈沖作用下原子的電離
        1.2.1 多光子電離
        1.2.2 隧穿電離
        1.2.3 越壘電離
    1.3 基于重散射過程的三步模型
        1.3.1 高階閾上電離
        1.3.2 非順序雙電離
        1.3.3 高次諧波產(chǎn)生
    1.4 強場里德堡態(tài)激發(fā)
        1.4.1 強場里德堡激發(fā)的物理機制
        1.4.2 強場里德堡激發(fā)的研究進展
            1.4.2.1 原子的強場里德堡激發(fā)
            1.4.2.2 分子的強場里德堡激發(fā)
    1.5 本論文的主要工作簡述
第二章 理論方法
    2.1 全經(jīng)典系綜模型
    2.2 半經(jīng)典模型
        2.2.1 基于量子軌道分析的蒙特卡洛方法
        2.2.2 以強場近似方法為基礎(chǔ)的量子散射矩陣理論
    2.3 數(shù)值求解含時薛定諤方程
        2.3.1 偶極近似下的含時薛定諤方程
        2.3.2 激光電場的形式與原子的模型勢
        2.3.3 初始波包的制備
            2.3.3.1 哈密頓量的離散化表象
            2.3.3.2 虛時演化法制備基態(tài)電子波包
            2.3.3.3 傅里葉格點哈密頓方法制備基態(tài)電子波包
        2.3.4 含時波包的演化
            2.3.4.1 劈裂算符—傅里葉變換方法
            2.3.4.2 二階差分方法
        2.3.5 吸收勢
    2.4 本章小結(jié)
第三章 中性里德堡原子的激發(fā)及其電離調(diào)控
    3.1 研究背景
    3.2 理論方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 近紅外激光場中原子的里德堡激發(fā)
        3.3.2 隧穿區(qū)原子的激發(fā)態(tài)產(chǎn)量和電子產(chǎn)量的強度調(diào)制結(jié)構(gòu)
        3.3.3 雙色激光場中里德堡原子的激發(fā)和電離動力學調(diào)控
    3.4 小結(jié)
第四章 特殊角動量態(tài)里德堡原子的制備與探測
    4.1 研究背景
    4.2 理論方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 特殊角動量態(tài)里德堡原子的制備
        4.3.2 雙色單極性O(shè)HCP制備角動量態(tài)過程分析
        4.3.3 高度簡并的大角動量態(tài)里德堡原子的分辨
    4.4 小結(jié)
第五章 原子共振激發(fā)態(tài)對閾上電離的影響
    5.1 研究背景
    5.2 理論方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 隧穿區(qū)不同原子結(jié)構(gòu)的光電子動量譜
        5.3.2 多光子區(qū)原子束縛態(tài)能級對低能光電子動量譜的影響
        5.3.3 原子激發(fā)態(tài)能級在光場作用下的實時布居
    5.4 小結(jié)
第六章 Kramers-Hennberger變換在求解強場問題中的應用
    6.1 研究背景
    6.2 理論方法
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 KH框架下多光子區(qū)和隧穿區(qū)的里德堡激發(fā)
        6.3.2 低頻激光場中KH近似的適用性
        6.3.3 低頻場中激發(fā)態(tài)原子的穩(wěn)定機制
    6.4 小結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Rydberg excitation of neutral nitric oxide molecules in strong UV and near-IR laser fields[J]. 呂航,張軍峰,左萬龍,徐海峰,金明星,丁大軍.  Chinese Physics B. 2015(06)



本文編號：3688845