基于阿秒钟方法的强场非绝热隧穿电离研究

论文摘要

隧穿电离是原子和分子强场电离的第一步,作为强场电离中最基本、最普遍的量子现象之一,一直是超快光物理基础研究领域中非常重要且备受关注的一个课题。少周期超短超强激光技术的发展与成熟,为在亚光周期时间尺度上深入理解强场物理过程提供了有力的工具。基于阿秒条纹谱技术而发展的阿秒钟（attoclock）技术,其时域测量精度可达几阿秒,为研究电子在强场隧穿电离过程中发生的超快动力学行为提供了很好的手段。本文我们围绕光电子动量谱的偏转角展开对强场隧穿电离中电子超快动力学过程的研究。主要分析了少周期超短激光脉冲载波包络相位和隧穿电离中的非绝热效应这两种因素对光电子动量的偏转角产生的影响。我们研究近圆偏振的少周期飞秒激光脉冲与惰性原子的相互作用,使用经典轨迹蒙特卡洛模拟法,发现当激光脉冲的载波包络相位为π/2时,偏振面内的光电子动量谱中概率峰值处的偏转角达到最大。当其他激光参数保持不变时,不同脉宽的脉冲与同一原子相互作用,这个最大偏转角不同。改变激光脉冲的载波包络相位,得到少周期超短激光脉冲载波包络相位与偏振面内的光电子动量谱中概率峰值处的偏转角之间的对应关系。由此我们提出了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的创新性的方法与相应的装置,该测量方法比传统的stereo-ATI法在装置上具有简洁性。当电子在隧穿电离时具有非绝热效应时,光电子动量谱的偏转角也会发生变化。我们研究了氖原子的2p轨道的两种环流态电子与近圆偏振的少周期飞秒激光脉冲相互作用后的光电子动量谱特征,发现与激光场旋向相反的环流态电子非绝热效应更显著,其具有电离率越高、隧穿位置更近和电离时间越早等特征。并且以激光电场峰值处环流态电子波包的空间概率密度的瞬时快照为视角,进一步研究了激光频率对环流态电子在隧穿电离过程中非绝热效应的影响,发现激光频率越高,非绝热效应越强。本文的工作对于具有非绝热隧穿效应的阿秒钟实验中光电子动量谱的角度分布的准确解释提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 背景介绍
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文的主要工作
• 2 原子和分子在强激光场中的电离理论模型
•   2.1 数值求解含时薛定谔方程
•   2.2 经典轨迹蒙特卡洛模拟法
• 3 基于强场电离的少周期超短激光脉冲载波包络相位的测量
•   3.1 背景介绍
•   3.2 理论计算的结果与讨论
•   3.3 测量方法与装置
•   3.4 本章小结
• 4 环流态电子在隧穿电离中的非绝热效应
•   4.1 背景介绍
•   4.2 研究内容
•   4.3 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 硕士期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李丹

导师: 张庆斌

关键词: 少周期飞秒激光脉冲,隧穿电离,载波包络相位,非绝热效应,光电子动量谱

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学

单位: 华中科技大学

分类号: TN24;O56

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.000812

总页数: 65

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