【摘要】：到現(xiàn)在為止,光與物質(zhì)相互作用規(guī)律是物理研究中的熱點(diǎn)課題之一,隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對強(qiáng)激光作用下的物理現(xiàn)象不斷進(jìn)行探索,發(fā)現(xiàn)了很多新穎的物理現(xiàn)象,如多光子電離、閾上電離、高次諧波發(fā)射、非次序雙電離等。其中,強(qiáng)激光作用下原子或分子產(chǎn)生的非次序電離現(xiàn)象蘊(yùn)含著很多電子關(guān)聯(lián)信息,是強(qiáng)場物理研究領(lǐng)域的重要課題之一。研究非次序雙電離現(xiàn)象的方法有很多,如測量雙電子能譜,測量離子反沖動量譜、利用冷靶反沖離子動量譜儀(COLTRIMS)技術(shù)獲得雙電子動量關(guān)聯(lián)譜等。為了更進(jìn)一步理解兩個電子發(fā)生非次序雙電離過程中的物理機(jī)制,深入分析多電子關(guān)聯(lián)性問題,我們可以通過調(diào)節(jié)激光的各個參數(shù)(如激光強(qiáng)度,波長,脈沖寬度等等)進(jìn)行探索。為了解釋實(shí)驗(yàn)上觀測到的結(jié)果,分析物理機(jī)制,人們探索出多種計(jì)算方法。包括量子理論方法、經(jīng)典系綜方法、半經(jīng)典方法等。它們模擬出的結(jié)果在一定程度上和實(shí)驗(yàn)的觀測結(jié)果相一致。其中,經(jīng)典系綜方法計(jì)算效率快且所需資源少,更容易分析物理現(xiàn)象等特點(diǎn),成為人們利用的計(jì)算方法之一。本文采用經(jīng)典系綜方法,建立了激光與原子相互作用理論模型,探索雙電子非次序雙電離過程中的物理機(jī)制,了解電子與電子的關(guān)聯(lián)性特征。首先,通過運(yùn)用二維的經(jīng)典系綜方法,我們理論計(jì)算探究了少周期線偏振激光場下的氬原子的非次序雙電離現(xiàn)象。我們對線偏振激光場下載波包絡(luò)相位(carrier-envelope-phase,CEP)對氬原子的電子關(guān)聯(lián)性問題進(jìn)行詳細(xì)分析。選取三種特定的激光強(qiáng)度,分析了在不同載波包絡(luò)下兩種電離通道的電離數(shù)目和總電離數(shù)目的比率,發(fā)現(xiàn)了重碰撞直接電離(RII)通道和重碰撞激發(fā)次序電離(RESI)通道不同的變化規(guī)律。當(dāng)場強(qiáng)相對較高時,隨著載波包絡(luò)相位的增大,RII通道會被增強(qiáng),而RESI通道會被抑制。而當(dāng)場強(qiáng)相對較低時,RESI通道會被增強(qiáng),而RII通道會被抑制。這是因?yàn)樵趫鰪?qiáng)較高情況下,電離的電子在激光場中獲得足夠能量使第二個電子直接發(fā)生電離,即為RII過程。而場強(qiáng)較低時,第二個電子發(fā)生重碰撞后成為激發(fā)態(tài),在隨后的激光場中獲得能量發(fā)生電離,即RESI過程。通過研究不同載波包絡(luò)相位下雙電子的動量關(guān)聯(lián)譜及重碰撞時刻的概率分布,可以得知非次序雙電離過程中只發(fā)生一次重碰撞。計(jì)算結(jié)果表明CEP對動量譜的分布起關(guān)鍵性作用,顯示出顯著的CEP效應(yīng)。其次,我們通過運(yùn)用三維經(jīng)典系綜方法探索了少周期線偏振和橢圓偏振激光場下氙原子的非次序雙電離過程中波長的影響規(guī)律。通過選取三種不同的波長,我們計(jì)算模擬了線偏振激光場和橢圓偏振激光場作用下的動量關(guān)聯(lián)譜,發(fā)現(xiàn)激光波長對RII和RESI機(jī)制過程產(chǎn)生重要影響,最后,我們對延遲時間進(jìn)行了模擬分析,指出了在線偏振激光場作用下主要發(fā)生的是RII過程,而橢圓偏振激光場則主要發(fā)生RESI過程。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O562
【圖文】：

吸收 N 個光子，獲得足夠能量躍遷到連續(xù)示）。電子的動能可以利用kpE I原子分子電離勢。在早期的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光入射光頻率有關(guān)，頻率越大獲得的動能越多，這個現(xiàn)象稱為多光子效應(yīng)。當(dāng)光釋，即費(fèi)米黃金法則：nnn I，n 為 n 為原子電離時所需的最小光子數(shù)。當(dāng)激光中的電子與激光場發(fā)生耦合致使電子能為 AC-Stark 效應(yīng)。此時低階微擾理論不在

圖 1.3 閾上電離能譜（引自文獻(xiàn)[25]）相較于多光子電離，閾上電離[25]過程為原子在發(fā)生電離時需吸收光電子需要的光子數(shù)。在強(qiáng)激光場作用下，原子核的核庫侖勢會產(chǎn)生扭曲變形致能級移動，這個過程是非微擾的，這就是其本質(zhì)。只有當(dāng)激光場較低狀態(tài)可以看作低階微擾，其電離速率公式表達(dá)為nsnsI ，這里，n 為多光子過程中所需要的最小光子數(shù)，s 為額外需要吸收的光子數(shù)。因而在激光場低時才可以表達(dá)出閾上電離的過程。如圖 1.3 所示，然而，在激光場強(qiáng)增強(qiáng)子能譜中的低階能譜峰值會逐漸消失，因?yàn)殡娮釉谲S遷到連續(xù)態(tài)獲得了有能pU ，而基態(tài)中的電子也獲得來自激光場的部分有質(zhì)動力能pU ，導(dǎo)致電有能級發(fā)生偏移，電離通道被關(guān)閉[26]，低階譜峰消失。

圖 1.5 高次諧波圖像.3 強(qiáng)激光場下原子非次序電離的動力學(xué)過程不斷增大激光脈沖的光強(qiáng)到足夠強(qiáng)的時候，原子的雙電離機(jī)制也會不同次序雙電離和非次序雙電離。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷觀測，可以發(fā)現(xiàn)非次序機(jī)制中電子間存在明顯的關(guān)聯(lián)效應(yīng)，在強(qiáng)場物理研究中成為一個熱門話題激光場與原子的相互作用產(chǎn)生的非次序雙電離對探索電子關(guān)聯(lián)性帶來了據(jù)且在研究方面具有很高價值。至今為止，人們不斷的探索非次序雙電離過且深入探索了電子的關(guān)聯(lián)性或其他的強(qiáng)場物理現(xiàn)象。本節(jié)先介紹強(qiáng)場雙電制和幾種圖像，之后再介紹強(qiáng)場雙電離幾種研究方法。.3.1 強(qiáng)場雙電離的重碰撞機(jī)制及特征

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本文編號：2790034