基于阿秒钟方法的强场非绝热隧穿电离研究

发布时间：2020-10-21 05:26

　　 隧穿电离是原子和分子强场电离的第一步,作为强场电离中最基本、最普遍的量子现象之一,一直是超快光物理基础研究领域中非常重要且备受关注的一个课题。少周期超短超强激光技术的发展与成熟,为在亚光周期时间尺度上深入理解强场物理过程提供了有力的工具。基于阿秒条纹谱技术而发展的阿秒钟(attoclock)技术,其时域测量精度可达几阿秒,为研究电子在强场隧穿电离过程中发生的超快动力学行为提供了很好的手段。本文我们围绕光电子动量谱的偏转角展开对强场隧穿电离中电子超快动力学过程的研究。主要分析了少周期超短激光脉冲载波包络相位和隧穿电离中的非绝热效应这两种因素对光电子动量的偏转角产生的影响。我们研究近圆偏振的少周期飞秒激光脉冲与惰性原子的相互作用,使用经典轨迹蒙特卡洛模拟法,发现当激光脉冲的载波包络相位为π/2时,偏振面内的光电子动量谱中概率峰值处的偏转角达到最大。当其他激光参数保持不变时,不同脉宽的脉冲与同一原子相互作用,这个最大偏转角不同。改变激光脉冲的载波包络相位,得到少周期超短激光脉冲载波包络相位与偏振面内的光电子动量谱中概率峰值处的偏转角之间的对应关系。由此我们提出了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的创新性的方法与相应的装置,该测量方法比传统的stereo-ATI法在装置上具有简洁性。当电子在隧穿电离时具有非绝热效应时,光电子动量谱的偏转角也会发生变化。我们研究了氖原子的2p轨道的两种环流态电子与近圆偏振的少周期飞秒激光脉冲相互作用后的光电子动量谱特征,发现与激光场旋向相反的环流态电子非绝热效应更显著,其具有电离率越高、隧穿位置更近和电离时间越早等特征。并且以激光电场峰值处环流态电子波包的空间概率密度的瞬时快照为视角,进一步研究了激光频率对环流态电子在隧穿电离过程中非绝热效应的影响,发现激光频率越高,非绝热效应越强。本文的工作对于具有非绝热隧穿效应的阿秒钟实验中光电子动量谱的角度分布的准确解释提供了参考。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN24;O56
【部分图文】：

1as=10-18s）时间尺度上的强场电离现象。场电离理论的奠基者，是 Keldysh 教授。1964 年 11 月，他出版了一磁场中的电离”的论文，1965 年 5 月又出版了英文[13]译本，这一论文子相互作用的整个领域以及之后强场电离中的许多实验奠定了理论h 定义了一个绝热参数 γ 来定性地讨论原子在激光场下的电离过程。pmax2=IwE 中，Ip为原子的电离能，Emax为峰值电场强度，w 为激光的角频率。值，可以大致区分出多光子电离、隧穿电离和过势垒电离这三种电离 60 年代，激光刚刚被发明出来，由于当时实验室可产生的激光强度h 论文中分析的隧穿电离及越垒电离还尚未被观测到。正因如此，Ke洁的强场电离的基本图像对后来的研究者们具有伟大的指导意义。

然而，由于时间不是一个量子算符，隧穿时间的概念并没义，到目前为止，人们已经做了很多工作来定义隧穿时间，但仍缺论，争论的核心问题是，量子粒子穿过有限势垒时是否有着可测量于隧穿时间的争论[22-25]一直持续着，但随着超短超强激光和阿秒测展[26]，使得物理学家们可以在实验中获得阿秒尺度的超短时间分辨中定义的隧穿时间就在这个时间尺度上，很多精确测量的实验验证给出隧穿时间更清晰的力证。秒钟（attoclock）实验技术[27]利用近圆偏振的少周期红外脉冲与原自参考功能的单脉冲同时提供电离辐射场和条纹场，近圆偏振激场决定了时钟端面。测量到的电子动量矢量就像时钟的指针，记录中从隧道中出射的时间信息。光电子动量分布中的偏移角与电子通电离时刻相联系，从而探测出原子中的电子与强激光场相互作用发阿秒动力学过程。

对阿秒钟实验中时间零点的标定产生一定的影响。以线偏振超短激光脉冲为例，用下面的式子描述脉冲电场E (t ) f (t )cos( wt )(1中， f (t )为激光脉冲包络，w 为载波频率，φ 为激光的载波与包络之间的相位波包络相位（carrier envelope phase，CEP）即被定义为脉冲电场的载波峰值包络峰值的相位。在脉冲宽度短到周期量级时载波包络相位的变化会使超短冲的电场形式发生显著的改变。这个相位为 0和π时，如图2中a和 c两图所于这两种情况，电场振荡的最大值与脉冲包络的峰值重合，激光电场的最大指向电场的正方向和负方向，激光电场沿着正负两个方向的分量不对称。然波包络相位不是这两个值而是其他值时，由于包络的影响，载波的峰值与包值不再重合。特殊地，当这个相位为 π/2 时，如图 3 中 b 图所示，激光电场分量会是对称的分布。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄大川,刘式适;正压模式中的非绝热波动[J];热带气象学报;1999年01期

2 葛凌霄;刘建业;王顺金;;重离子碰撞中的二体效应[J];高能物理与核物理;1987年05期

3 李超;短期气候降水预报及陆—气耦合的非绝热慢波[J];成都气象学院学报;1989年04期

4 万世正;王菁;高聪章;张丰收;;非绝热电子——离子耦合动力学进展[J];物理学进展;2014年05期

5 付遵涛,刘式适,付彩霞;斜压模式中的非绝热波[J];北京大学学报(自然科学版);1998年05期

6 高智,卢文强;非平衡、非绝热气体中的波[J];物理学报;1983年06期

7 韩克利;非绝热量子散射动力学[J];物理化学学报;2004年S1期

8 刘富明,李跃清;川东盛夏伏旱非绝热热流量场特征[J];大气科学;1994年04期

9 李跃清;;北半球500hPa非绝热热流量场异常特征[J];四川气象;1993年01期

10 邓小辉;汪新文;;非绝热情况下冰的溶解热的测定[J];衡阳师范学院学报;2013年06期

相关博士学位论文 前10条

1 赵培茈;非绝热几何量子计算[D];山东大学;2019年

2 褚维斌;光催化中超快电荷转移的非绝热动力学研究[D];中国科学技术大学;2018年

3 郑奇靖;过渡金属二硫化物异质结中超快电荷转移的非绝热动力学研究[D];中国科学技术大学;2016年

4 布玛丽亚·阿布力米提;含氮芳香烃化合物的非绝热动力学研究[D];中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）;2013年

5 高星;激发态和载流子运动的非绝热动力学理论研究[D];清华大学;2014年

6 龙金友;二硫化碳与对二氟苯分子激发态的超快非绝热动力学研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2012年

7 罗嗣佐;分子非绝热准直和取向及其在飞秒激光场中电离解离[D];吉林大学;2015年

8 蒿巧利;对氟甲苯与羰基硫分子激发态超快非绝热动力学研究[D];中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所);2017年

9 周琳森;水分子光解过程态—态动力学的理论研究[D];南京大学;2015年

10 黎菁;冷原子快速相干操控及其应用研究[D];上海大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 温月佩;非绝热反应Na(3p)+D_2/HD的量子动力学研究[D];大连理工大学;2019年

2 李丹;基于阿秒钟方法的强场非绝热隧穿电离研究[D];华中科技大学;2019年

3 郭昂;飞秒激光场下分子的非绝热准直研究[D];吉林大学;2014年

4 吴会雨;1,3-环己二烯及其衍生物的光化学非绝热动力学研究[D];西北大学;2016年

5 马志超;飞秒光脉冲调制下的分子非绝热准直[D];吉林大学;2015年

6 孙兆鹏;三原子分子反应的绝热与非绝热的动力学计算[D];山东大学;2012年

7 卢春静;羰基硫分子的非绝热准直研究[D];吉林大学;2016年

8 姚书强;异丁烷非绝热毛细管流动过程数值模拟[D];华北电力大学（北京）;2011年

9 袁枋平;非绝热逆向阴燃波的结构和稳定性[D];上海大学;2012年

10 胡时;远程Toffoli门与非绝热完整量子门物理实现研究[D];延边大学;2016年

本文编号：2849701