本文選題：閾上電離　切入點：非順序雙電離　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著超快強激光技術(shù)的發(fā)展,飛秒強激光與物質(zhì)相互作用已經(jīng)成為揭示原子分子內(nèi)部超快運動規(guī)律,探索極端強場條件下的原子物理新現(xiàn)象的重要手段。在飛秒強激光場中,光與物質(zhì)相互作用進(jìn)入全新的非線性、強非微擾區(qū)域,實驗上發(fā)現(xiàn)了一系列新穎的物理現(xiàn)象,如多光子電離、閾上電離、非順序雙電離、高次諧波產(chǎn)生等。對這些新現(xiàn)象的研究已成為當(dāng)前原子分子光物理領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)前沿,同時推動了一些新興學(xué)科領(lǐng)域的誕生與發(fā)展,例如通過飛秒強激光與原子分子氣體相互作用產(chǎn)生高次諧波的方法是獲得阿秒光脈沖的首選方案,也是當(dāng)前唯一實現(xiàn)了阿秒光脈沖的方案,直接導(dǎo)致了阿秒物理學(xué)的出現(xiàn)與蓬勃發(fā)展。本論文利用飛行時間質(zhì)譜儀和冷靶反沖離子動量譜儀(COLTRIMS)等實驗技術(shù),結(jié)合半經(jīng)典理論計算方法,研究了飛秒強激光與惰性氣體原子相互作用的非順序雙電離以及閾上電離動力學(xué)行為。主要工作內(nèi)容及取得成果如下:1.實驗和理論研究了強激光場中氙原子非順序雙電離過程對激光波長的依賴。我們發(fā)現(xiàn),實驗上觀測到的二價氙離子與一價氙離子產(chǎn)量比值與激光波長的關(guān)系偏離了simple-man模型的理論預(yù)測結(jié)果,具體表現(xiàn)為比值隨波長下降的整體斜率發(fā)生了變化以及在關(guān)系曲線上出現(xiàn)了一系列的峰�；诎藥靵鰟莸陌虢�(jīng)典模型我們重現(xiàn)了離子產(chǎn)量與波長的整體依賴關(guān)系。分析表明,這種依賴關(guān)系是由自由電子的波包擴(kuò)散,庫侖聚焦以及與其密切相關(guān)的庫侖散焦三種效應(yīng)之間的相互作用導(dǎo)致的。2.實驗和理論研究了中紅外強激光場下氙原子非順序雙電離機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光波長為2400nm時,隨著激光光強的增加,二價氙離子動量分布從在零動量處呈現(xiàn)平臺結(jié)構(gòu)過渡到非零動量處呈現(xiàn)明顯的雙峰結(jié)構(gòu),這與實驗室常用的790nm下的實驗結(jié)果不同。基于再碰撞模型,我們可以得到非順序雙電離過程中碰撞直接電離(RII)和碰撞激發(fā)電離(RESI)兩種通道貢獻(xiàn)的相對比值。分析表明,隨著波長和光強的增加,RII通道的貢獻(xiàn)增大,導(dǎo)致離子動量分布出現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)。此外,我們可以通過簡單的函數(shù)擬合得到與實驗結(jié)果一致的離子動量分布,并能獲得對應(yīng)于這兩種通道的離子動量分布。3.理論研究了原子極化效應(yīng)對橢圓偏振激光場中惰性氣體閾上電離機(jī)制的影響�；诎藥靵鰟莺驮訕O化效應(yīng)的半經(jīng)典模型的理論計算結(jié)果顯示,惰性氣體原子Ar,Kr,Xe在橢圓偏振光下的光電子角分布幾乎是一致的,這與實驗結(jié)果相符。分析表明,極化效應(yīng)會使電子隧穿時離母離子的距離增加,并且削弱母離子與光電子之間的庫侖相互作用,這導(dǎo)致前向散射電子被抑制、直接電子貢獻(xiàn)增加,從而造成Ar,Kr,Xe具有一致的光電子角分布。
[Abstract]:With the development of ultra-fast laser technology, the interaction between femtosecond laser and matter has become an important means to reveal the law of ultrafast motion in atoms and molecules, and to explore the new phenomena of atomic physics under extremely strong field. The interaction between light and matter has entered a new nonlinear, strong non-perturbation region. A series of new physical phenomena have been found experimentally, such as multiphoton ionization, suprathreshold ionization, non-sequential double ionization. The study of these new phenomena has become an important fundamental frontier in the field of atomic and molecular photophysics, and has promoted the birth and development of some new disciplines. For example, the method of producing high-order harmonics through the interaction of femtosecond intense laser with atomic and molecular gases is the first choice to obtain the attosecond optical pulse, and it is also the only current scheme to realize the attosecond optical pulse. This paper makes use of time-of-flight mass spectrometer and cold target recoil ion momentum spectrometer (COLTRIMS), combined with semiclassical theoretical calculation method. The dynamic behaviors of nonsequential double ionization and suprathreshold ionization of femtosecond intense laser interacting with inert gas atoms are studied. The main work and results are as follows: 1. Experimental and theoretical study of xenon atoms in intense laser field. The dependence of the sequence double ionization process on the wavelength of the laser. The relation between the yield ratio of bivalent xenon ion and monovalent xenon ion and the laser wavelength has deviated from the theoretical prediction result of simple-man model. It is shown that the overall slope of the ratio decreases with wavelength and a series of peaks appear on the relation curve. Based on the semi-classical model including Coulomb potential, we reproduce the global dependence of ion yield and wavelength. Relationship. Analysis shows that. This dependency is diffused by the wave packets of free electrons, 2. Experimental and theoretical studies on the mechanism of nonsequential biionization of xenon atoms in a mid-infrared intense laser field. We find that when the wavelength of the laser is 2400nm, the mechanism of nonsequential biionization of xenon atoms is investigated. With the increase of laser intensity, the bivalent xenon ion momentum distribution changes from a flat structure at zero momentum to a bimodal one at non-zero momentum, which is different from the experimental results at 790 nm, which is based on the recollision model. We can obtain the relative ratios of the contribution of collision direct ionization (RII) and collision-excited ionization (RESI) in the process of non-sequential double ionization. The analysis shows that the contribution of RII channel increases with the increase of wavelength and light intensity. In addition, we can get the ion momentum distribution which is consistent with the experimental results by simple function fitting. The ion momentum distribution corresponding to these two channels can be obtained. 3. The effect of atomic polarization on the mechanism of upper threshold ionization of inert gas in elliptical polarization laser field is theoretically studied. The theoretical results of semiclassical model show that, The angular distribution of the photoelectron of the inert gas atom Arn Krn Xe in elliptically polarized light is almost consistent with the experimental results. The analysis shows that the polarization effect increases the distance between the electron tunneling and the parent ion. The Coulomb interaction between the parent ion and the photoelectron is weakened, which leads to the suppression of the forward scattering electrons and the increase of the direct electron contribution, which leads to the consistent photoelectron angular distribution of Arn Krn Xe.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O562

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本文編號：1619782