【摘要】：電子在20世紀(jì)的科技革命中發(fā)揮了重要的作用。在強(qiáng)激光與物質(zhì)的相互作用下,電子的再散射會導(dǎo)致許多有趣的物理現(xiàn)象,例如高次諧波產(chǎn)生(HHG),高階閾上電離(HATI),以及非次序雙電離(NSDI)。與HHG和HATI相比,隧穿的物理現(xiàn)象較為豐富,近年來引起了極大的興趣。特別是當(dāng)分子的取向被考慮時(shí),會產(chǎn)生一些新的現(xiàn)象。在沒有經(jīng)典效應(yīng)的量子力學(xué)中,隧穿是最令人驚奇和微妙的現(xiàn)象之一。自從量子力學(xué)被建立以來,隧穿就一直被研究。然而,在隧穿的過程當(dāng)中,一個(gè)束縛的電子如何穿過一個(gè)經(jīng)典的束縛勢壘,仍然是不明確的。最近,基于原子在強(qiáng)激光場中的電離和高次諧波產(chǎn)生的阿秒技術(shù)的發(fā)展,使得人們可以在實(shí)驗(yàn)上對這個(gè)問題進(jìn)行研究探討,同時(shí)將問題的研究推向一個(gè)前所未有的高度。與隧穿有關(guān)的一些重要且有趣的問題已經(jīng)得到解決,例如隧道時(shí)間、非絕熱效應(yīng)、激發(fā)態(tài)的隧穿效應(yīng)、隧穿位置的瞬時(shí)動(dòng)量,以及在勢壘下的再碰撞。除了隧穿,量子干涉是微觀系統(tǒng)的另一個(gè)重要現(xiàn)象。雙原子分子具有兩個(gè)核的特點(diǎn)使其成為研究原子尺度上干涉效應(yīng)的理想選擇。近年來,在理論和實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)對兩中心干涉(強(qiáng)場隧穿離子化的逆過程)進(jìn)行了豐富的研究。人們可以推測,當(dāng)電子穿過激光場和分子或原子庫侖勢共同形成的聯(lián)合勢時(shí),與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)的干涉效應(yīng)也將發(fā)揮作用。然而,在實(shí)驗(yàn)中,這種與分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的干涉作用并不容易測量和解決,因?yàn)樵谒泶┑倪^程中,強(qiáng)度很大的激光外場對分子結(jié)構(gòu)的扭曲非常明顯。理論研究表明,隧穿中的干涉可以提高線性極化激光場中分子的整體電離率,但這種干涉誘導(dǎo)的電離率增強(qiáng)在實(shí)驗(yàn)中并不明顯。如何用實(shí)驗(yàn)的方式明確地探測隧穿中的干涉效果,仍然在探究中。近年來,在橢圓偏振場或正交雙色場(OTC)領(lǐng)域中,原子的光電子動(dòng)量譜包含了超快電子動(dòng)態(tài)信息,在阿秒測量中有廣泛的應(yīng)用。我們認(rèn)為,分子的相關(guān)動(dòng)量譜也能夠揭示隧穿中的一些干涉信息。在本文第三章中,我們計(jì)算了氫分子離子H2+與激光主場夾角為θ = 0°,θ =45°和θ = 90°的光電子動(dòng)量分布。與此同時(shí),我們也模擬了三維H2+和N2模型。相對相位差的變化中(最大到φ=300)和激光場的波長(λ = 600nm到λ = 1000nm),以及兩個(gè)激光場的相對強(qiáng)度值ε(最大取到ε = 1)的相關(guān)計(jì)算也得到了驗(yàn)證。在以上所有的情況中,我們的模擬仍然可以觀察到這種依賴角度的不對稱性。最后,我們研究了在正交雙色激光場中雙原子分子的光電子動(dòng)量分布。θ =45°時(shí)顯著的不對稱動(dòng)量分布,被認(rèn)為是由于隧穿電子通過分子與激光場形成的聯(lián)合勢時(shí)的干涉效應(yīng)造成的。這種干涉可以通過第二個(gè)激光場調(diào)制,而這種調(diào)制依賴于分子取向,從而導(dǎo)致了與取向相關(guān)的不對稱動(dòng)量分布。這種與正交雙色激光場相關(guān)的效應(yīng)被認(rèn)為是具有多中心特征的分子的一般特性。它可以作為一種工具,從電子連續(xù)態(tài)波包中提取分子的結(jié)構(gòu)信息,并探測隧穿電子從線性分子中逃逸出來的動(dòng)力學(xué)問題。
【圖文】：

種電離模型示意圖：示意圖顯示了三種可能的電離機(jī)制。在圖（ａ）中，當(dāng)激光４Ｗ／ｃｍ２時(shí)，多光子電離占主導(dǎo)地位。隨著強(qiáng)度的增加，原子的庫侖勢被可能發(fā)生，如圖（ｂ）。在更高的激光強(qiáng)度下，勢壘被扭曲到初始的波包可的勢壘中逃逸出來的程度，此時(shí)電離的機(jī)制將變?yōu)樵綁倦婋x如圖（ｃ）所描

后轉(zhuǎn)化為能量［６８］。強(qiáng)度電子通過“滑動(dòng)”下降到這個(gè)電勢上的能量正好等于Ｕｐ，從逡逑而抵消了電離電勢增加引起的能量的減少。這意味著光電子峰出現(xiàn)在與方程（１－逡逑６）相同的能量下，而考慮入射激光強(qiáng)度。圖１－３引自文獻(xiàn)［６７］。逡逑＿[x逡逑邐：邋；邐１邋：逡逑＾邐ＮｆｉＧ）邐（Ｎ＋Ｓ）ｆｉｃｏ逡逑圖１－３．與多光子電離有關(guān)的能級結(jié)構(gòu)：在左邊激光強(qiáng)度較低，電離需要吸收Ｎ個(gè)光子，但逡逑隨著激光強(qiáng)度的增加，高激發(fā)態(tài)和連續(xù)態(tài)閾值通過有質(zhì)力動(dòng)能Ｕｐ發(fā)生變化。所以，當(dāng)通道逡逑關(guān)閉時(shí)需要吸收額外的Ｓ個(gè)光子才能電離。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３．邋Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ邋ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｌｅｖｅｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｌｅｆｔ，邋ａｔ邋ｌｏｗ逡逑ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，邋ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｎｅｅｄ邋ｔｏ邋ａｂｓｏｒｂ邋ｔｈｅ邋Ｎ邋ｐｈｏｔｏｎｓ，邋ｂｕｔ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｉｎｃｒｅａｓｅ邋ｏｆ邋ｌａｓｅｒ邋ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，邋ｈｉｇｈｅｒ－逡逑ｌｙｉｎｇ邋ｓｔａｔｅｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ邋ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ邋ｓｈｉｆｔ邋ｂｙ邋ｔｈｅ邋ｐｏｎｄｅｒｏｍｏｔｉｖｅ邋ｓｈｉｆｔ，邋Ｕｐ，邋ｓｏ邋ｔｈａｔ邋ｙｏｕ邋ｎｅｅｄ逡逑ｔｏ邋ａｂｓｏｒｂ邋ｔｈｅ邋ｅｘｔｒａ邋Ｓ邋ｐｈｏｔｏｎｓ邋ｔｏ邋ｉｏｎｉｚｅ邋ａｓ邋ｃｈａｎｎｅｌｓ邋ｃｌｏｓｅ．逡逑１．２．４隧穿電離和越壘電離逡逑在１９６５年，，前蘇聯(lián)科學(xué)家Ｋｅｌｄｙｓｈ提到：當(dāng)激光強(qiáng)度足夠高并且頻率足夠逡逑低的時(shí)候，也就是說激光頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電子繞核的頻率時(shí)，激光場可以近似的認(rèn)逡逑為是準(zhǔn)靜態(tài)的
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O413

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本文編號：2656346