强激光场镁原子非次序双电离的研究

发布时间：2020-04-07 07:24

【摘要】：近年来,随着超短超强激光技术发展,原子分子在强激光场中电离过程成为强场物理学热衷研究的方向之一。稀有气体,如He,Ar,Xe等原子的非次序双电离过程,在理论上还是在实验上都已经有了非常深入的研究。这些研究表明,在线偏光下非次序双电离的过程为再碰撞,而在椭偏光或圆偏光下,再碰撞被抑制,非次序双电离不能发生。而对于镁原子,实验表明,在圆偏光的驱动下同样有非次序双电离发生,并且其机制仍然是再碰撞。但是,目前对镁原子非次序双电离的微观动力学过程、电子对的关联行为,特别是中红外激光驱动的镁原子非次序双电离过程的认识还非常不清楚。本文主要研究了强激光场驱动下镁原子非次序双电离关联电子微观动力学,及其对激光波长、偏振的依赖,全文工作主要包含以下两个方面:(1)采用三维经典系综模型,系统地研究了从近红外到中红外波段,镁原子非次序双电离的动力学过程。计算了在不同椭偏率下,镁原子双电离产率随激光强度的变化情况,结果显示在椭偏光和圆偏光下,随着激光波长的增加,双电离率明显下降,并且膝盖状结构最终会消失。还研究了镁原子关联电子动量分布对激光波长的依赖性,发现随着激光波长的增加,关联电子的关联性增强。此外,我们发现在圆偏光下,随着激光波长的增加,返回电子的碰撞距离变小。(2)利用二维半经典系综模型,研究了双色圆偏光驱动的镁原子非次序双电离,系统地分析了镁原子在不同激光强度比下非次序双电离情况。当激光强度比I800I1600?=3.16时,双电离率最大。随着激光强度比的增加,在激光偏振平面的电子动量谱呈逆时针旋转。根据非次序双电离事件的时间延迟,将电子分成两类:碰撞直接电离和碰撞激发电离。分别分析了两部分末态电子的出射角度,发现导致电子动量谱旋转的是碰撞激发电离,其原因为电子之间,以及电子与原子核的库伦力作用。
【图文】：

多光子电离,单光子,机制,光子数

华中科技大学硕士学位论文由于激光场的作用发生扭曲，处于电离的电子受原子势的影响仍然可以吸收光子。这是强场多光子电离非微扰性的体现，尽管遇到了很多困难，实验上发现这一过程仍然可以用低阶微扰理论解释[12]，所以公式(1.2)，(1.3)可以扩展为： n s n sI(1.4) , 1,2......k pE n s w I s (1.5)其中，n 是原子电离所需的最少光子数目，而 s 是额外吸收的光子数目，这一结果实验上的结果是一致的。图 1-1 给出了随着光强度的增加，电离过程由单光子电离，到多光子电离到域上电离的变化，其中一个箭头表示吸收一个光子。

双电离,强场,电离过程,次序

5三种电离机制的简图。(a)当激光强度低于1014W/cm2，发生的主要是多，原子的库伦势垒发生扭曲，主要是隧穿电离(c)当光强更高，势垒被压包直接越过原子势垒，主要是越垒电离[18]。序双电离的研究进展双电离的产生及其特征离是激光与原子相互作用中一个非常重要的分支，，根据电离过程关联，将强场双电离分为强场次序双电离和强场非次序双电离。，电子是一个接一个的电离，电离过程是独立的，互不影响的，
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O562

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