提取线性分子隧穿过程中的干涉信息

发布时间：2020-05-09 15:23

【摘要】：电子在20世纪的科技革命中发挥了重要的作用。在强激光与物质的相互作用下,电子的再散射会导致许多有趣的物理现象,例如高次谐波产生(HHG),高阶阈上电离(HATI),以及非次序双电离(NSDI)。与HHG和HATI相比,隧穿的物理现象较为丰富,近年来引起了极大的兴趣。特别是当分子的取向被考虑时,会产生一些新的现象。在没有经典效应的量子力学中,隧穿是最令人惊奇和微妙的现象之一。自从量子力学被建立以来,隧穿就一直被研究。然而,在隧穿的过程当中,一个束缚的电子如何穿过一个经典的束缚势垒,仍然是不明确的。最近,基于原子在强激光场中的电离和高次谐波产生的阿秒技术的发展,使得人们可以在实验上对这个问题进行研究探讨,同时将问题的研究推向一个前所未有的高度。与隧穿有关的一些重要且有趣的问题已经得到解决,例如隧道时间、非绝热效应、激发态的隧穿效应、隧穿位置的瞬时动量,以及在势垒下的再碰撞。除了隧穿,量子干涉是微观系统的另一个重要现象。双原子分子具有两个核的特点使其成为研究原子尺度上干涉效应的理想选择。近年来,在理论和实验上已经对两中心干涉(强场隧穿离子化的逆过程)进行了丰富的研究。人们可以推测,当电子穿过激光场和分子或原子库仑势共同形成的联合势时,与分子结构有关的干涉效应也将发挥作用。然而,在实验中,这种与分子结构相关的干涉作用并不容易测量和解决,因为在隧穿的过程中,强度很大的激光外场对分子结构的扭曲非常明显。理论研究表明,隧穿中的干涉可以提高线性极化激光场中分子的整体电离率,但这种干涉诱导的电离率增强在实验中并不明显。如何用实验的方式明确地探测隧穿中的干涉效果,仍然在探究中。近年来,在椭圆偏振场或正交双色场(OTC)领域中,原子的光电子动量谱包含了超快电子动态信息,在阿秒测量中有广泛的应用。我们认为,分子的相关动量谱也能够揭示隧穿中的一些干涉信息。在本文第三章中,我们计算了氢分子离子H2+与激光主场夹角为θ = 0°,θ =45°和θ = 90°的光电子动量分布。与此同时,我们也模拟了三维H2+和N2模型。相对相位差的变化中(最大到φ=300)和激光场的波长(λ = 600nm到λ = 1000nm),以及两个激光场的相对强度值ε(最大取到ε = 1)的相关计算也得到了验证。在以上所有的情况中,我们的模拟仍然可以观察到这种依赖角度的不对称性。最后,我们研究了在正交双色激光场中双原子分子的光电子动量分布。θ =45°时显著的不对称动量分布,被认为是由于隧穿电子通过分子与激光场形成的联合势时的干涉效应造成的。这种干涉可以通过第二个激光场调制,而这种调制依赖于分子取向,从而导致了与取向相关的不对称动量分布。这种与正交双色激光场相关的效应被认为是具有多中心特征的分子的一般特性。它可以作为一种工具,从电子连续态波包中提取分子的结构信息,并探测隧穿电子从线性分子中逃逸出来的动力学问题。
【图文】：

示意图,机制,示意图,势垒

种电离模型示意图：示意图显示了三种可能的电离机制。在图（ａ）中，当激光４Ｗ／ｃｍ２时，多光子电离占主导地位。随着强度的增加，原子的库仑势被可能发生，如图（ｂ）。在更高的激光强度下，势垒被扭曲到初始的波包可的势垒中逃逸出来的程度，此时电离的机制将变为越垒电离如图（ｃ）所描

激光强度,多光子电离,高激发态,能级结构

后转化为能量［６８］。强度电子通过“滑动”下降到这个电势上的能量正好等于Ｕｐ，从逡逑而抵消了电离电势增加引起的能量的减少。这意味着光电子峰出现在与方程（１－逡逑６）相同的能量下，而考虑入射激光强度。图１－３引自文献［６７］。逡逑＿[x逡逑逦：邋；逦１邋：逡逑＾逦ＮｆｉＧ）逦（Ｎ＋Ｓ）ｆｉｃｏ逡逑图１－３．与多光子电离有关的能级结构：在左边激光强度较低，电离需要吸收Ｎ个光子，但逡逑随着激光强度的增加，高激发态和连续态阈值通过有质力动能Ｕｐ发生变化。所以，当通道逡逑关闭时需要吸收额外的Ｓ个光子才能电离。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３．邋Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ邋ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｌｅｖｅｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｌｅｆｔ，邋ａｔ邋ｌｏｗ逡逑ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，邋ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｎｅｅｄ邋ｔｏ邋ａｂｓｏｒｂ邋ｔｈｅ邋Ｎ邋ｐｈｏｔｏｎｓ，邋ｂｕｔ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｉｎｃｒｅａｓｅ邋ｏｆ邋ｌａｓｅｒ邋ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，邋ｈｉｇｈｅｒ－逡逑ｌｙｉｎｇ邋ｓｔａｔｅｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ邋ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ邋ｓｈｉｆｔ邋ｂｙ邋ｔｈｅ邋ｐｏｎｄｅｒｏｍｏｔｉｖｅ邋ｓｈｉｆｔ，邋Ｕｐ，邋ｓｏ邋ｔｈａｔ邋ｙｏｕ邋ｎｅｅｄ逡逑ｔｏ邋ａｂｓｏｒｂ邋ｔｈｅ邋ｅｘｔｒａ邋Ｓ邋ｐｈｏｔｏｎｓ邋ｔｏ邋ｉｏｎｉｚｅ邋ａｓ邋ｃｈａｎｎｅｌｓ邋ｃｌｏｓｅ．逡逑１．２．４隧穿电离和越垒电离逡逑在１９６５年，，前苏联科学家Ｋｅｌｄｙｓｈ提到：当激光强度足够高并且频率足够逡逑低的时候，也就是说激光频率远远小于电子绕核的频率时，激光场可以近似的认逡逑为是准静态的
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413

【相似文献】