【摘要】：激光技術(shù)的發(fā)展,使得人們在實(shí)驗室中能夠得到超強(qiáng)超短脈沖,從而在實(shí)驗室中觀察到了許多強(qiáng)激光場與原子分子相互作用發(fā)生的非線性現(xiàn)象,如:閾上電離、高階閾上電離、高次諧波的產(chǎn)生和非序列雙電離等等。對這些現(xiàn)象的研究,有助于我們理解電子在微觀尺度的超快運(yùn)動,亦有助于實(shí)現(xiàn)原子分子結(jié)構(gòu)成像以及電荷轉(zhuǎn)移、化學(xué)反應(yīng)等過程的實(shí)時探測。近幾十年來,人們?yōu)榱搜芯窟@些現(xiàn)象背后的機(jī)制,做了大量的實(shí)驗觀測與理論研究。基于所謂的三步模型,人們已經(jīng)成功地解釋了許多現(xiàn)象。然而,對許多現(xiàn)象的機(jī)制仍存在爭議。本文通過數(shù)值求解含時薛定諤方程、KFR理論等方法,致力于研究強(qiáng)激光場與原子相互作用單電離現(xiàn)象中的一些問題,其主要內(nèi)容包括:一、我們研究了從多光子區(qū)域到隧穿區(qū)域電子的動力學(xué)過程。我們通過數(shù)值求解含時薛定諤方程,得到了含時的基態(tài)布居數(shù)。接著,我們對基態(tài)布居數(shù)做傅里葉變換,得到了基態(tài)布居數(shù)所攜帶的頻率信息。然后,我們通過分析基態(tài)演化的動力學(xué)特征,討論了電子從多光子區(qū)域到隧穿區(qū)域的運(yùn)動行為。二、我們提出了一個通過光電子動量譜重構(gòu)束縛態(tài)布居數(shù)的方案。外加兩束帶有時間延遲的激光脈沖并調(diào)控時間延遲,我們可以得到不同時間延遲對應(yīng)的光電子動量譜。接著,對時間延遲做傅里葉變換,我們可以得到所謂的頻率分辨的光-電子光譜。通過理論推導(dǎo)可知:這種光譜不同的位置來自于不同的束縛態(tài)電離�；谶@種特性,我們提出了一個方案來重構(gòu)各束縛態(tài)的布居數(shù),并用數(shù)值求解含時薛定諤方程的方法對這種重構(gòu)方案進(jìn)行了驗證。三、我們從薛定諤方程出發(fā),建立了一個沒有激發(fā)態(tài)的量子模型。我們用這種模型來理解高階閾上電離中的類共振增強(qiáng)現(xiàn)象。在我們所計算的體系中,模型基本上可以定量地再現(xiàn)薛定諤方程得到的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。這表明了激發(fā)態(tài)并不是類共振增強(qiáng)的關(guān)鍵因素。此外,基于模型的框架,我們將運(yùn)動過程分為三個過程:基態(tài)到連續(xù)態(tài)的直接電離、連續(xù)態(tài)之間的再散射以及連續(xù)態(tài)到基態(tài)的復(fù)合過程。我們發(fā)現(xiàn):在連續(xù)態(tài)之間的再散射過程中,不同動量轉(zhuǎn)移通道之間的干涉是類共振增強(qiáng)形成的原因。而直接電離和復(fù)合過程會影響增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的一些細(xì)節(jié)。最后,我們還對增強(qiáng)結(jié)構(gòu)對激光場強(qiáng)和ATI峰的依賴進(jìn)行了討論。
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O562
【圖文】：

邐（１－５）逡逑微擾理論斷言的＃＋邋ｓ光子過程的電離率正比于嚴(yán)所以第一階ＡＴＩ峰應(yīng)該為逡逑主峰。而在圖１．１中，隨著光強(qiáng)的增強(qiáng)，主峰向高能部分移動。另外，當(dāng)光強(qiáng)足夠強(qiáng)時，逡逑低階閾上電離峰還受到抑制。顯然，這些現(xiàn)象都不能用微擾理論來解釋，也標(biāo)志著強(qiáng)逡逑場物理與原子相互作用進(jìn)入了非微擾的研究區(qū)域。自此之后，人們對強(qiáng)場物理與原子逡逑相互作用發(fā)生的非微擾現(xiàn)象進(jìn)行了廣泛的研究。逡逑３逡逑

／ｐ表示電離能，Ｗ和＾表示吸收的光子數(shù)，＆表示光電子的能量，如表示一個光子的逡逑能量。逡逑此時，可以將激光場視作準(zhǔn)靜態(tài)場。而如圖１．３（ａ）所示，原子的庫侖勢和激光場耦合逡逑后，將在電場的極化方向上形成一個勢壘。束縛電子可以借助隧穿方式穿過該勢壘而逡逑實(shí)現(xiàn)電離，該過程被稱為隧穿電離。逡逑早在１９６４年，為了描述電離過程，Ｋｅｌｄｙｓｈ定義了一個絕熱參數(shù)，即著名的Ｋｅｌｄｙｓｈ逡逑參數(shù)［丨0】逡逑ｃ0邋Ｊ２ｍｅＩｐ邋／邋Ｉｐ逡逑叫（Ｍ0）逡逑當(dāng)時，隧穿電離主導(dǎo)電離過程；當(dāng)ｙ？ｌ時，多光子電離主導(dǎo)電離過程。這種區(qū)逡逑域的劃分也可以通過經(jīng)典過程來處理。電場與庫侖勢形成的勢壘的寬度為／邋＝邋／ｐ／ｅ￡0，逡逑而／Ｐ能量對應(yīng)的速度為ｖ＝邐則電子穿過勢壘所需要的時間為逡逑Ｉ邋＼ｍｅＩｐ邋１逡逑（Ｍ１）逡逑于是，電子通過勢壘的時間與激光場周期的比值為逡逑ｔ邐／邐＾逡逑0？ｃｏｔ邋？Ｙ．邐（１－１２）逡逑所以，當(dāng)ｙ？ｌ時，電子穿過勢壘的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于激光周期，可以將電離過程認(rèn)為是逡逑在靜電場中的隧穿電離；當(dāng)ｙ？ｌ時

Ｗ表示磁量子數(shù)，可0為隧穿電離時刻的電場強(qiáng)度。逡逑１．１．５越壘電離逡逑如圖１．３（ｂ）所示，隨著激光場強(qiáng)的增大，原子的勢壘會被壓得越來越低，甚至低于逡逑原子的基態(tài)能量。此時，束縛電子可以直接越過該勢壘而實(shí)現(xiàn)電離，這種電離過程稱逡逑作越壘電離。我們通過一個簡單的計算，即可求得越壘電離的場強(qiáng)條件。越壘電離的逡逑條件為逡逑－ｒ0Ｅ邋＜邋－Ｉｐ．邐（１－１４）逡逑廠。逡逑其中，表示勢壘的最高點(diǎn)的位置，其滿足逡逑基（－Y"—邋＃）邋＝邋０．邐（１－１５）逡逑６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王元生;原子（離子）分子在強(qiáng)激光場中的電離[D];西北師范大學(xué);2009年

本文編號：2775470