1. 研究目的与意义(文献综述)
强场物理学是在超强超短脉冲激光的出现及相关技术日益成熟的条件下而发展出来的学科。激光与原子分子作用的机制也是强场物理学的重要理论基础,具体来说,就是物质中的原子、分子在强激光场的作用下而产生的诸如多光子电离,阈上电离、高次谐波和非次序双电离等一些有趣的现象。[1]鉴于电子末态动量分布又是研究分子轨道成像、超快时间分辨、电子波包操控等的基础,电子末态动量分布常被作为强场电离机制的重要研究对象。
隧道电离是指强激光场与物质相互作用的过程中,原子的势垒被外加的激光场压低,电子以一定的概率而隧穿出来发生的电离。[2]外加激光场强度为0.001~100pw/cm2时,隧道电离是占据主导地位的电离过程。隧穿而出的光电子在库伦场和激光场的共同作用之下运动,电子波包通过不同的路径传播而到达相同的末态动量时,量子干涉效应得以产生。电子波包之间的干涉效应会对电子末态动量分布产生重要的影响。
根据发生干涉的光电子的电离时刻的不同,电子波包的干涉可以分为周期间干涉和周期内干涉两种。d. g. arbo等人[3]从理论层面研究了隧穿电子波包的干涉,他们的研究结果表明,在忽略库伦场的作用之下,光电子的末态动量只与电离时刻的电场强度有关而与电离时刻无关[3],因此,电离时刻相隔为光周期整数倍的电子的末态动量相同,从而产生周期间干涉,周期间干涉的图样为等距分布的环状结构,称为ati(above-thresholdionization,即阈上电离)环。除此之外,周期内干涉来源于一个激光周期内矢势相同的两个时刻电离出的电子波包之间的干涉,周期内干涉表现为对ati环峰值的调制。
2. 研究的基本内容与方案
研究的基本内容与目标如下:
1)建立模拟强激光场作用下的电子干涉的理论分析模型,掌握量子轨迹蒙特卡洛模型的原理,学习使用强场隧道电离的模拟程序;
2)阅读相关文献,确定模拟条件,包括激光强度、激光波长、激光包络形状以及原子的势能等;
3. 研究计划与安排
第1-4周:完成英文文献翻译,进一步完善研究目标,建立比较完整的强场作用下单电离的理论分析模型;
第5-11周:模拟偏振方向夹角分别为pi/6、pi/4和pi/3时以及相对相位差分别为0、0.25pi、0.5pi、0.75pi、pi情形下的电子干涉图样,分析各种干涉结构的来源。讨论在不同偏振方向夹角下,电子干涉的调控过程,得出结论。
第12-15周:完成并修改毕业论文;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]刘杰,夏勤智,傅立斌.强激光场中的原子、分子与团簇[m].北京:科学出版社,2014.1 :1-26.
[2]刘鸿.隧道电离区的局域电离抑制及分子内层电子的隧道电离[d].北京:北京大学,2014.
[3]d.g.arbo,k.l.ishikawa,k.schiessl,e.perssonand j.burgdorfer.intracycle and intercycle interferences in above-thresholdionization:the time grating[j].physical review a, 2010, 021403(81):1-4.
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