本文關(guān)鍵詞：原子在紅外和深紫外雙色激光場(chǎng)中的電離

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【摘要】：物質(zhì)與強(qiáng)激光場(chǎng)相互作用會(huì)產(chǎn)生許多非常重要的非線性現(xiàn)象,如閾上電離(ATI),高次諧波的產(chǎn)生(HHG),高階閾上電離(HATI)和非序列雙電離(NSDI)等。近年來,隨著激光技術(shù)的迅速發(fā)展,紅外(IR)和深紫外(XUV)雙色激光場(chǎng)已經(jīng)成為研究上述非線性現(xiàn)象的有效工具。本論文利用基于非微擾量子電動(dòng)力學(xué)的頻域理論研究原子在IR+XUV雙色激光場(chǎng)下的HATI和NSDI過程。HATI和NSDI都屬于重碰過程。在頻域理論中,重碰過程都可以看成兩步過程:ATI和激光輔助的碰撞(LAC)過程。另外,在重碰模型下,NSDI過程包含兩種電離機(jī)制:碰撞 電離(CI)和碰撞 激發(fā) 電離(CEI)。本論文的主要研究結(jié)果如下:第一,我們研究原子在IR+XUV雙色激光場(chǎng)中的HATI過程。首先,我們給出具有多平臺(tái)結(jié)構(gòu)的HATI角分布圖,其中第二個(gè)平臺(tái)的干涉圖樣中存在凹陷結(jié)構(gòu)。其次,我們通過通道分析,發(fā)現(xiàn)角分布的干涉結(jié)構(gòu)來自于所有這些通道的貢獻(xiàn),并發(fā)現(xiàn)凹陷結(jié)構(gòu)的形成是由于電子在LAC過程中吸收一個(gè)XUV光子造成的。最后,我們利用鞍點(diǎn)近似獲得了電子在LAC過程中滿足的經(jīng)典軌道方程,找到了電子在LAC過程中發(fā)生干涉的原因,并且討論了在HATI過程中量子干涉與經(jīng)典軌道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二,我們研究原子在IR+XUV雙色激光場(chǎng)下由CI機(jī)制引起的NSDI過程,其中XUV光子的能量遠(yuǎn)大于原子的雙電離勢(shì)。首先,我們得到NSDI動(dòng)量譜,并且該動(dòng)量譜呈現(xiàn)出多平臺(tái)結(jié)構(gòu)。然后,我們發(fā)現(xiàn)動(dòng)量譜平臺(tái)的高度取決于電子在NSDI過程中吸收的XUV光子數(shù)。其次,為了解釋動(dòng)量譜的干涉圖樣,我們比較了前向碰撞和背向碰撞對(duì)NSDI過程的貢獻(xiàn),并發(fā)現(xiàn),當(dāng)兩電子沿著相同方向出射時(shí),前向碰撞對(duì)NSDI過程起主要貢獻(xiàn);當(dāng)兩電子沿著相反方向出射時(shí),前向碰撞和背向碰撞對(duì)NSDI過程起相同的貢獻(xiàn)。最后,利用鞍點(diǎn)近似,我們獲得了能量守恒方程,并進(jìn)一步解釋了NSDI動(dòng)量譜的形成過程。第三,我們研究IR和XUV兩束激光場(chǎng)在NSDI過程中的不同角色。在不同的激光場(chǎng)強(qiáng)度下,我們發(fā)現(xiàn)IR和XUV激光場(chǎng)在NSDI過程中起了不同的作用,其中IR激光場(chǎng)主要決定NSDI動(dòng)量譜的平臺(tái)寬度,XUV激光場(chǎng)主要影響NSDI幾率。為了分析上述結(jié)果,我們討論了IR和XUV激光場(chǎng)在ATI和LAC過程中起的作用,并發(fā)現(xiàn):IR激光場(chǎng)不僅在ATI過程中拓寬了ATI峰的寬度,而且在LAC過程中給兩電子提供了額外動(dòng)量;XUV激光場(chǎng)不僅決定了ATI峰的高度,還影響了兩電子的經(jīng)典軌道半徑。最后,我們研究雙色激光場(chǎng)下CEI機(jī)制引起的NSDI過程。該動(dòng)量譜呈現(xiàn)出復(fù)雜的干涉圖樣和對(duì)稱結(jié)構(gòu)。通過通道分析,我們發(fā)現(xiàn),隨著重碰電子能量的增加,在激光輔助的碰撞激發(fā)過程中,激發(fā)束縛電子的能量從來自于吸收XUV光子到來自于兩電子之間能量交換的變化。進(jìn)一步,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)重碰電子能量較小時(shí),前向碰撞和背向碰撞在NSDI過程中起相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn);當(dāng)重碰電子能量較大時(shí),前向碰撞起主導(dǎo)作用。最后,我們用兩個(gè)分離的ATI譜重構(gòu)了NSDI動(dòng)量譜的干涉結(jié)構(gòu),進(jìn)一步加深了人們對(duì)CEI機(jī)制下的NSDI過程的理解。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O562

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