【摘要】：到現(xiàn)在為止,光與物質(zhì)相互作用規(guī)律是物理研究中的熱點(diǎn)課題之一,隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)強(qiáng)激光作用下的物理現(xiàn)象不斷進(jìn)行探索,發(fā)現(xiàn)了很多新穎的物理現(xiàn)象,如多光子電離、閾上電離、高次諧波發(fā)射、非次序雙電離等。其中,強(qiáng)激光作用下原子或分子產(chǎn)生的非次序電離現(xiàn)象蘊(yùn)含著很多電子關(guān)聯(lián)信息,是強(qiáng)場(chǎng)物理研究領(lǐng)域的重要課題之一。研究非次序雙電離現(xiàn)象的方法有很多,如測(cè)量雙電子能譜,測(cè)量離子反沖動(dòng)量譜、利用冷靶反沖離子動(dòng)量譜儀(COLTRIMS)技術(shù)獲得雙電子動(dòng)量關(guān)聯(lián)譜等。為了更進(jìn)一步理解兩個(gè)電子發(fā)生非次序雙電離過(guò)程中的物理機(jī)制,深入分析多電子關(guān)聯(lián)性問(wèn)題,我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)激光的各個(gè)參數(shù)(如激光強(qiáng)度,波長(zhǎng),脈沖寬度等等)進(jìn)行探索。為了解釋實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的結(jié)果,分析物理機(jī)制,人們探索出多種計(jì)算方法。包括量子理論方法、經(jīng)典系綜方法、半經(jīng)典方法等。它們模擬出的結(jié)果在一定程度上和實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)結(jié)果相一致。其中,經(jīng)典系綜方法計(jì)算效率快且所需資源少,更容易分析物理現(xiàn)象等特點(diǎn),成為人們利用的計(jì)算方法之一。本文采用經(jīng)典系綜方法,建立了激光與原子相互作用理論模型,探索雙電子非次序雙電離過(guò)程中的物理機(jī)制,了解電子與電子的關(guān)聯(lián)性特征。首先,通過(guò)運(yùn)用二維的經(jīng)典系綜方法,我們理論計(jì)算探究了少周期線偏振激光場(chǎng)下的氬原子的非次序雙電離現(xiàn)象。我們對(duì)線偏振激光場(chǎng)下載波包絡(luò)相位(carrier-envelope-phase,CEP)對(duì)氬原子的電子關(guān)聯(lián)性問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析。選取三種特定的激光強(qiáng)度,分析了在不同載波包絡(luò)下兩種電離通道的電離數(shù)目和總電離數(shù)目的比率,發(fā)現(xiàn)了重碰撞直接電離(RII)通道和重碰撞激發(fā)次序電離(RESI)通道不同的變化規(guī)律。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較高時(shí),隨著載波包絡(luò)相位的增大,RII通道會(huì)被增強(qiáng),而RESI通道會(huì)被抑制。而當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較低時(shí),RESI通道會(huì)被增強(qiáng),而RII通道會(huì)被抑制。這是因?yàn)樵趫?chǎng)強(qiáng)較高情況下,電離的電子在激光場(chǎng)中獲得足夠能量使第二個(gè)電子直接發(fā)生電離,即為RII過(guò)程。而場(chǎng)強(qiáng)較低時(shí),第二個(gè)電子發(fā)生重碰撞后成為激發(fā)態(tài),在隨后的激光場(chǎng)中獲得能量發(fā)生電離,即RESI過(guò)程。通過(guò)研究不同載波包絡(luò)相位下雙電子的動(dòng)量關(guān)聯(lián)譜及重碰撞時(shí)刻的概率分布,可以得知非次序雙電離過(guò)程中只發(fā)生一次重碰撞。計(jì)算結(jié)果表明CEP對(duì)動(dòng)量譜的分布起關(guān)鍵性作用,顯示出顯著的CEP效應(yīng)。其次,我們通過(guò)運(yùn)用三維經(jīng)典系綜方法探索了少周期線偏振和橢圓偏振激光場(chǎng)下氙原子的非次序雙電離過(guò)程中波長(zhǎng)的影響規(guī)律。通過(guò)選取三種不同的波長(zhǎng),我們計(jì)算模擬了線偏振激光場(chǎng)和橢圓偏振激光場(chǎng)作用下的動(dòng)量關(guān)聯(lián)譜,發(fā)現(xiàn)激光波長(zhǎng)對(duì)RII和RESI機(jī)制過(guò)程產(chǎn)生重要影響,最后,我們對(duì)延遲時(shí)間進(jìn)行了模擬分析,指出了在線偏振激光場(chǎng)作用下主要發(fā)生的是RII過(guò)程,而橢圓偏振激光場(chǎng)則主要發(fā)生RESI過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O562
【圖文】：

吸收 N 個(gè)光子，獲得足夠能量躍遷到連續(xù)示）。電子的動(dòng)能可以利用kpE I原子分子電離勢(shì)。在早期的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光入射光頻率有關(guān)，頻率越大獲得的動(dòng)能越多，這個(gè)現(xiàn)象稱為多光子效應(yīng)。當(dāng)光釋，即費(fèi)米黃金法則：nnn I，n 為 n 為原子電離時(shí)所需的最小光子數(shù)。當(dāng)激光中的電子與激光場(chǎng)發(fā)生耦合致使電子能為 AC-Stark 效應(yīng)。此時(shí)低階微擾理論不在

圖 1.3 閾上電離能譜（引自文獻(xiàn)[25]）相較于多光子電離，閾上電離[25]過(guò)程為原子在發(fā)生電離時(shí)需吸收光電子需要的光子數(shù)。在強(qiáng)激光場(chǎng)作用下，原子核的核庫(kù)侖勢(shì)會(huì)產(chǎn)生扭曲變形致能級(jí)移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程是非微擾的，這就是其本質(zhì)。只有當(dāng)激光場(chǎng)較低狀態(tài)可以看作低階微擾，其電離速率公式表達(dá)為nsnsI ，這里，n 為多光子過(guò)程中所需要的最小光子數(shù)，s 為額外需要吸收的光子數(shù)。因而在激光場(chǎng)低時(shí)才可以表達(dá)出閾上電離的過(guò)程。如圖 1.3 所示，然而，在激光場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)子能譜中的低階能譜峰值會(huì)逐漸消失，因?yàn)殡娮釉谲S遷到連續(xù)態(tài)獲得了有能pU ，而基態(tài)中的電子也獲得來(lái)自激光場(chǎng)的部分有質(zhì)動(dòng)力能pU ，導(dǎo)致電有能級(jí)發(fā)生偏移，電離通道被關(guān)閉[26]，低階譜峰消失。

圖 1.5 高次諧波圖像.3 強(qiáng)激光場(chǎng)下原子非次序電離的動(dòng)力學(xué)過(guò)程不斷增大激光脈沖的光強(qiáng)到足夠強(qiáng)的時(shí)候，原子的雙電離機(jī)制也會(huì)不同次序雙電離和非次序雙電離。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷觀測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)非次序機(jī)制中電子間存在明顯的關(guān)聯(lián)效應(yīng)，在強(qiáng)場(chǎng)物理研究中成為一個(gè)熱門話題激光場(chǎng)與原子的相互作用產(chǎn)生的非次序雙電離對(duì)探索電子關(guān)聯(lián)性帶來(lái)了據(jù)且在研究方面具有很高價(jià)值。至今為止，人們不斷的探索非次序雙電離過(guò)且深入探索了電子的關(guān)聯(lián)性或其他的強(qiáng)場(chǎng)物理現(xiàn)象。本節(jié)先介紹強(qiáng)場(chǎng)雙電制和幾種圖像，之后再介紹強(qiáng)場(chǎng)雙電離幾種研究方法。.3.1 強(qiáng)場(chǎng)雙電離的重碰撞機(jī)制及特征

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本文編號(hào)：2790034