【摘要】：強激光場與原子分子相互作用會產(chǎn)生很多物理現(xiàn)象,諸如隧穿電離、多光子電離和高次諧波發(fā)射等。高次諧波發(fā)射是一個高度非線性現(xiàn)象,Corkum提出的三步模型可以很好地解釋其產(chǎn)生過程:電子在激光場的作用下電離到連續(xù)態(tài);隨后電子在激光場中加速并獲得能量;當激光場反向時,電子有可能與母核復合并發(fā)射出高能光子,此即高次諧波發(fā)射,它是獲得相干極紫外射線和阿秒脈沖的有效途徑。電離是強激光與物質(zhì)相互作用的基本物理過程之一,人們可以通過電離電子的動量分布來深入研究電子的動力學行為并探測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。本文系統(tǒng)地研究了 CS2分子的高次諧波發(fā)射、阿秒脈沖的產(chǎn)生以及氫原子和H2+分子的光電子動量分布,具體內(nèi)容概括如下:(1)應用分子Lewenstein方法研究了橢圓偏振及雙色圓偏振激光場中CS2分子的高次諧波發(fā)射。我們通過GAMESS-UK軟件構(gòu)造CS2分子的最高占據(jù)軌道并將其作為初始波函數(shù)。結(jié)果表明,雙色圓偏振激光場中CS2分子的高次諧波發(fā)射強度比其在橢圓偏振激光場下的發(fā)射強度提高了大約三個數(shù)量級,同時諧波的截止位置也被拓展。電子運動的經(jīng)典軌跡、電子的電離產(chǎn)額及時頻分析圖像可以很好地解釋高次諧波發(fā)射的深層物理機制。最后,當在雙色圓偏振激光場上疊加一個靜電參數(shù)為α=0.35的靜電場后,可以實現(xiàn)單量子軌道控制并形成了一個超寬連續(xù)譜,其截止位置拓展到了 190階次。通過疊加130階次到180階次的諧波得到了脈寬為110 as的孤立阿秒脈沖。(2)采用強場近似方法理論模擬了氫原子在組合圓偏振激光場作用下的多光子電離,其光電子動量分布中出現(xiàn)了渦旋結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明當波長為30 nm和70 nm時,光電子動量分布的渦旋結(jié)構(gòu)中存在兩個旋臂;而當波長為140nm時,渦旋結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了四個旋臂。阿秒微擾電離理論可以很好地解釋光電子動量分布的渦旋結(jié)構(gòu)中旋臂個數(shù)隨激光波長的變化。此外,我們通過數(shù)值求解含時薛定諤方程的方法理論研究了氫原子的光電子動量分布,其分布與通過強場近似方法得到結(jié)果吻合。我們還研究了組合圓偏振激光場的時間延遲對氫原子光電子動量分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),增加時間延遲可以使光電子動量分布發(fā)生旋轉(zhuǎn),當時間延遲為Td=1 O.C.時,光電子動量分布剛好旋轉(zhuǎn)了 180°。接著我們研究了激光脈沖的旋性對于光電子動量分布的影響,光電子動量分布中渦旋結(jié)構(gòu)的螺旋方向與組合場中具有時間延遲的那束激光的旋性相一致。而當兩束激光場同為左旋或右旋圓偏振時,渦旋結(jié)構(gòu)消失,光電子動量分布呈現(xiàn)出類似牛頓環(huán)的多圓環(huán)分布。我們使用阿秒微擾電離理論很好地解釋了上述現(xiàn)象。(3)通過求解凍核近似下的H2+分子的二維含時薛定愕方程,我們理論研究了橢圓偏振激光脈沖作用下H2+分子的光電子動量分布及角分布。首先研究了激光橢偏率對動量分布和角分布的影響,光電子動量主要分布在垂直分子軸的方向上并與之有一個小的夾角;隨著激光橢偏率的增加,動量分布也逐漸增強。通過阿秒微擾電離理論對動量分布增強現(xiàn)象進行解釋。接著研究了光電子動量分布及角分布隨分子核間距的改變,隨著核間距的增加,沿分子軸方向的動量分布增強;分子的初始動量分布以及動量分布隨時間的演化可以很好地解釋這種現(xiàn)象。此外,我們研究了激光波長對光電子譜和角分布的影響,當激光脈沖波長從35 nm減小到5 nm時,在光電子動量分布及角分布可同時觀察到激光誘導電子衍射現(xiàn)象。(4)研究了光電子動量分布對于分子取向的依賴性。當激光場橢偏率為∈=0.5和∈=1.0時,無論分子取向角如何變化,光電子動量總是垂直于分子軸方向分布;當橢偏率為∈=0時,只要激光場與分子軸之間夾角不為零,光電子動量分布仍然遵從上述規(guī)律。阿秒微擾電離理論可以很好地解釋光電子動量的垂直分布特性。然而,當線偏振激光場與分子軸夾角為零時,H2+分子的光電子動量分布中出現(xiàn)了六瓣結(jié)構(gòu)的特殊分布。我們通過電子波包和光電子動量分布隨時間的演化圖像來解釋這種現(xiàn)象。
【圖文】：

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【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O562;TN24

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本文編號：2637944