超强激光脉冲作用下原子分子光电离中的动态干涉理论研究

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在高频激光脉冲作用下,原子电离随着激光脉冲峰值强度的增加会出现一些反直觉的变化,当激光脉冲峰值超过临界值的时候,随着脉冲峰值的进一步增强,在激光脉冲峰值附近,原子的电离率不仅不会增加,反而会反直觉的稳定;光电子谱的会由单峰结构劈裂为多峰结构,即动态干涉。在本文中,我们采用求解含时薛定谔方程(Time-dependent Schr?dinger Equation,TDSE)的方法研究了在高频激光脉冲的作用下和在高频啁啾脉冲作用下的氢原子,以及高频激光脉冲作用下的氢分子离子的电离过程,探究其动态干涉现象。主要内容包括以下几个方面:(1)针对于基态氢原子是否存在动态干涉现象的争议,我们对强激光与氢原子的电离过程进行了探究。结果证实了基态氢原子存在动态干涉现象,并且研究了高强度激光脉冲作用下的电子电离率随时间的变化情况。进一步阐述了在高频激光脉冲作用下,原子的稳定化和AC Stark位移对原子电离的影响过程。发现当脉冲峰值增大到一定值时,随着激光脉冲峰值的到来,原子的电离率会趋于稳定,原子不再电离,在脉冲下降沿才会继续发生电离;而光电子谱会随着脉冲峰值强度的增加而出现多峰结构。(2)针对于在激光脉冲产生过程中色散和非线性效应产生啁啾,我们又进一步探究了在超高频啁啾脉冲对氢原子离基态的光电离作用。我们利用啁啾激光脉冲研究了氢原子的光电子能谱,结果表明,随着线性啁啾的增加,脉冲的动态干涉效应会减弱并发现红移现象。我们的结果可以通过动态干涉的原理来解释干涉变弱;同时通过对有无啁啾的瞬时电离率的直观的比较,来解释啁啾脉冲对动态干涉的影响与无啁啾时的差异。(3)比较了针对于实验跟理论的两种常用的不同表达形式的啁啾脉冲,我们分别比较了在这两种啁啾脉冲作用下,基态氢原子的动态干涉现象。在本文中,我们比较了线性啁啾高斯超短脉冲的两种形式(等包络和等功率激光脉冲),发现两种形式的表达都能显著地改变光电子能谱,如减弱干涉图样,但它们之间有许多不同的特征。通过讨论瞬时光电离率,并考虑原子的稳定效应和交流斯塔克位移,揭示了不同的形式如何改变动态干涉模式。(4)我们进一步探究了更复杂的H2+的电离过程。我们发现与氢原子相同,氢分子离子同样可以观察到动态干涉现象。然后我们又比较了在不同的激光参数(激光强度,中心频率以及脉冲周期)以及不同核间距,分子取向对H2+光电子动量分布的敏感性,同时探究它们对动态干涉的影响之间的差异。
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