多普勒效应对多光子电离动力学过程的影响

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共振增强多光子电离(Resonance Enhanced Multiphoton Ionization---简称REMPI)技术是研究光与物质相互作用的重要手段之一,对电离过程中动力学行为特性的研究有着非常重要的理论意义和巨大的潜在应用价值。本文基于光与物质相互作用的密度矩阵方程,建立了单共振多光子电离系统的理论模型,并且充分考虑Doppler效应对电离过程的影响,即根据粒子跃迁的实际情况修订参量,通过MATLAB软件进行数值模拟,研究了Doppler效应对多光子电离过程中的共振态吸收特性、色散以及粒子数布居变化的影响。  对于不考虑Doppler效应时的情况,激光作用时间t=0ns时,在中心频率处出现一强吸收峰;激光作用一段时间后,吸收曲线出现电磁诱导透明现象,并且透明深度随着电离速率和拉比频率的增加而增大,随着纵向弛豫的增加而减小;另外,随着激光作用时间的延迟,各能级的粒子数布居呈现周期性的变化。  当考虑多普勒效应对多光子电离过程的影响时,设分子以Maxwell速度分布,Doppler效应使吸收曲线展宽,导致吸收曲线相互叠加,使得原本的电磁诱导透明现象消失,但曲线中心并未发生平移,而色散减弱,但Doppler效应对粒子数布居变化的影响不大。  以分子束射流为基础,根据实际情况的特殊性,不再考虑粒子热运动时速度的方向性,从而设粒子热运动呈Maxwell速度分布。激光作用的初始时刻,Doppler效应使吸收谱线展宽,且谱线中心位置移动至与最可几速率相应的频率处;激光作用一段时间后,模拟出的吸收及色散曲线均出现平移,且由于Maxwell速率分布的不均匀性,曲线出现不对称现象。  本论文在之前研究的基础上,充分考虑Doppler效应的影响,其研究结果对多光子电离的理论研究以及实际应用有更多的指导意义。
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