利用超短激光脉冲控制NaI分子定向的理论研究

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分子定向和取向是分子反应动力学的重要研究课题之一。随着现代激光技术的发展,研究人员可以利用各种激光技术控制分子的定向和取向。本文利用含时量子波包理论方法,研究了利用超短激光脉冲控制NaI分子的定向动力学。提出了利用周期量级太赫兹脉冲和半周期太赫兹脉冲控制NaI分子定向的理论方案。主要研究工作如下:(1)提出了利用周期量级太赫兹脉冲控制NaI分子定向的方案。采用含时量子波包方法精确求解包括转动和振动自由度的含时Schrodinger方程。通过优化周期量级太赫兹脉冲参数,发现当电场强度E0=2.4×108W/cm2、中心频率ω=0.1THz、载波包络相位Φ=0时,可以得到最大的定向值为0.824。最大定向度的有效持续时间为6.14 ps。改变周期量级太赫兹脉冲的载波包络相位,可以有效地增强分子定向。当中心频率处于低频区域时,有更多的转动态被激发。选择合适的中心频率,可以获得较好的定向效果。另外,周期量级太赫兹脉冲的电场强度对分子定向度也有较大的影响。数值计算结果表明,采用该方案可以获得较高的分子定向度。(2)提出了利用半周期太赫兹脉冲控制NaI分子定向的理论方案。探讨了半周期太赫兹激光脉冲的载波包络相位对NaI分子定向的影响。当半周期太赫兹脉冲的载波包络相位Φ=0.53π时,激光脉冲结构呈现非对称性,计算得出的定向值为0.819。还研究了当载波包络相位分别为0和0.55π时,电场强度对NaI分子定向的影响。当电场强度E0=3.9×108V/cm时,在Φ=0和0.55π两种情况下均获得最大定向值。当Φ=0.55π和E0=3.9×108V/cm时,NaI分子最大定向度的有效持续时间达到24.71 ps。因此,利用半周期太赫兹脉冲控制NaI分子定向是一种有效的控制方案。
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