全量子高次谐波理论及其截断定律

发布时间：2017-09-25 13:14

  本文关键词：全量子高次谐波理论及其截断定律

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【摘要】：高次谐波是强场激光与原子、分子以及等离子体等物质相互作用过程中一种重要的非线性效应。论文基于不含人为假设的Guo, Aberg, and Crasemann (GAC)的形式散射理论,运用非微扰量子力学第一次完整地研究了高次谐波产生(High Harmonic Generation, HHG),并利用带动力学条件的贝塞尔函数与高次谐波的关系,推导出了一个全新的高次谐波截断公式。鉴于GAC理论早期创立始于研究强场中的阈值上电离(Above-Threshold Ionization, ATI)而经对强激光场中的Kapitza-Dirac(KD)效应的成功揭示而确立,为了使对高次谐波的研究基础更坚实且方法更有效,对KD衍射效应进行了理论探究与分析。具体成果如下：1.基于GAC理论,第一次完整地无人为假设地从第一原则出发推导获得了高次谐波跃迁几率公式,计算获得了He、Ne、Kr、Xe等稀有气体原子与不同强度、不同波长的激光相互作用产生的高次谐波谱。从贝塞尔函数的奇偶性与跃迁光子数的变化出发,分析了高次谐波中偶次谐波消失的原因。理论计算获得比传统理论更长的高次谐波平台区。2.基于贝塞尔函数的截断(Cutoff)性质,利用带动力学条件的贝塞尔函数与高次谐波的关系,获得了全新的高次谐波截断公式qchω= 3.34Up+1.83Ip。此公式与计算结果,以及Popmintchev等人的实验结果高度符合。3.进一步理论推导和分析KD衍射效应,再现了Batelann等人实验中观测得到的KD衍射图样。理论研究表明,绝对平行的驻波激光不能使正入射电子产生衍射,电子衍射是由聚焦的驻波激光束腰行为所产生。理论获得了KD衍射效应发生的最小电场强度,并预言了KD衍射效应中电子动量谱的边带。
【关键词】：形式散射理论 高次谐波产生 高次谐波截断定律 KD衍射效应
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O437
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 高次谐波产生12-16
• 1.1.1 典型的高次谐波谱14
• 1.1.2 高次谐波产生原理14-15
• 1.1.3 高次谐波的应用15-16
• 1.2 强激光场下KD衍射效应16-21
• 1.2.1 实验发展18-19
• 1.2.2 理论进展19-20
• 1.2.3 重要意义20-21
• 1.3 论文安排和主要工作21-22
• 参考文献22-30
• 第二章 GAC理论介绍30-47
• 2.1 量子化的VOLKOV态30-40
• 2.1.1 类薛定谔方程的推导30-32
• 2.1.2 相干变换与压缩变换得到Volkov态32-40
• 2.2 多光子电离的形式散射理论40-44
• 2.2.1 多光子电离的形式散射理论的推导41-43
• 2.2.2 GAC理论的主要结论43-44
• 2.3 本章小结44
• 参考文献44-47
• 第三章 全量子高次谐波理论47-74
• 3.1 引言47-48
• 3.2 跃迁几率公式48-63
• 3.2.1 第一项50-54
• 3.2.2 第二项54-58
• 3.2.3 第三项58-63
• 3.3 总跃迁几率公式63-71
• 3.3.1 光场传播方向上的高次谐波跃迁几率公式64-66
• 3.3.2 程序计算与分析66-67
• 3.3.3 偶数阶谐波消失的分析67-69
• 3.3.4 高次谐波截断值的计算值分析69-71
• 3.4 本章小结71
• 参考文献71-74
• 第四章 高次谐波截断定律74-85
• 4.1 引言74-75
• 4.2 第一类贝塞尔函数集的截断值定义75-76
• 4.3 贝塞尔函数的截断定律76-82
• 4.3.1 动力学条件76-77
• 4.3.2 贝塞尔函数的截断定律77-79
• 4.3.3 高次谐波的截断定律79-81
• 4.3.4 与实验值的对比与分析81-82
• 4.4 本章小结82
• 参考文献82-85
• 第五章 强激光场下KD衍射效应的非微扰理论85-100
• 5.1 单驻波条件下的理论85-91
• 5.2 聚焦驻波中的理论91-98
• 5.3 本章小结98
• 参考文献98-100
• 第六章 总结与展望100-102
• 6.1 总结100
• 6.2 展望100-102
• 博士期间科研成果102-103
• 致谢103

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