原子在红外和深紫外双色激光场中的电离

发布时间：2017-12-06 12:20

  本文关键词：原子在红外和深紫外双色激光场中的电离

  更多相关文章： 高阶阈上电离 非序列双电离 IR+XUV双色激光场

【摘要】：物质与强激光场相互作用会产生许多非常重要的非线性现象,如阈上电离(ATI),高次谐波的产生(HHG),高阶阈上电离(HATI)和非序列双电离(NSDI)等。近年来,随着激光技术的迅速发展,红外(IR)和深紫外(XUV)双色激光场已经成为研究上述非线性现象的有效工具。本论文利用基于非微扰量子电动力学的频域理论研究原子在IR+XUV双色激光场下的HATI和NSDI过程。HATI和NSDI都属于重碰过程。在频域理论中,重碰过程都可以看成两步过程:ATI和激光辅助的碰撞(LAC)过程。另外,在重碰模型下,NSDI过程包含两种电离机制:碰撞 电离(CI)和碰撞 激发 电离(CEI)。本论文的主要研究结果如下:第一,我们研究原子在IR+XUV双色激光场中的HATI过程。首先,我们给出具有多平台结构的HATI角分布图,其中第二个平台的干涉图样中存在凹陷结构。其次,我们通过通道分析,发现角分布的干涉结构来自于所有这些通道的贡献,并发现凹陷结构的形成是由于电子在LAC过程中吸收一个XUV光子造成的。最后,我们利用鞍点近似获得了电子在LAC过程中满足的经典轨道方程,找到了电子在LAC过程中发生干涉的原因,并且讨论了在HATI过程中量子干涉与经典轨道的对应关系。第二,我们研究原子在IR+XUV双色激光场下由CI机制引起的NSDI过程,其中XUV光子的能量远大于原子的双电离势。首先,我们得到NSDI动量谱,并且该动量谱呈现出多平台结构。然后,我们发现动量谱平台的高度取决于电子在NSDI过程中吸收的XUV光子数。其次,为了解释动量谱的干涉图样,我们比较了前向碰撞和背向碰撞对NSDI过程的贡献,并发现,当两电子沿着相同方向出射时,前向碰撞对NSDI过程起主要贡献;当两电子沿着相反方向出射时,前向碰撞和背向碰撞对NSDI过程起相同的贡献。最后,利用鞍点近似,我们获得了能量守恒方程,并进一步解释了NSDI动量谱的形成过程。第三,我们研究IR和XUV两束激光场在NSDI过程中的不同角色。在不同的激光场强度下,我们发现IR和XUV激光场在NSDI过程中起了不同的作用,其中IR激光场主要决定NSDI动量谱的平台宽度,XUV激光场主要影响NSDI几率。为了分析上述结果,我们讨论了IR和XUV激光场在ATI和LAC过程中起的作用,并发现:IR激光场不仅在ATI过程中拓宽了ATI峰的宽度,而且在LAC过程中给两电子提供了额外动量;XUV激光场不仅决定了ATI峰的高度,还影响了两电子的经典轨道半径。最后,我们研究双色激光场下CEI机制引起的NSDI过程。该动量谱呈现出复杂的干涉图样和对称结构。通过通道分析,我们发现,随着重碰电子能量的增加,在激光辅助的碰撞激发过程中,激发束缚电子的能量从来自于吸收XUV光子到来自于两电子之间能量交换的变化。进一步,我们发现,当重碰电子能量较小时,前向碰撞和背向碰撞在NSDI过程中起相当的贡献;当重碰电子能量较大时,前向碰撞起主导作用。最后,我们用两个分离的ATI谱重构了NSDI动量谱的干涉结构,进一步加深了人们对CEI机制下的NSDI过程的理解。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O562

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本文编号：1258588