利用玻姆力学方案研究高次谐波产生

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强激光与原子、分子相互作用可以产生高次谐波,高次谐波是获得便携式软X射线光源和产生阿秒脉冲的重要手段。目前理论上对高次谐波的研究是通过数值求解含时薛定谔方程实现的,但其存在较难提取物理信息等问题。本论文利用玻姆力学方案,研究高次谐波的产生机制,谐波的发射效率等问题。具体研究包括如下四个方面:首先,利用玻姆轨迹研究了原子高次谐波的产生机制。研究发现可以用足够数量玻姆轨迹相干获得与数值求解含时薛定谔方程得到的谐波发射谱定量一致的结果。将玻姆轨迹方法研究谐波由定性层次提高到定量层次。通过对玻姆轨迹动力学行为的分析,清晰地给出了高次谐波产生的机制,即电子的电离,电离后的电子在激光场中运动以及与离子核重散射发射高能光子。第二,根据玻姆轨迹得到的高次谐波产生机制,从经典角度系统地分析了在电离电子与核复合过程中影响复合光发射效率的因素。研究发现复合光发射效率即强度是由玻姆粒子库仑加速度的振荡幅值决定的。随着回碰玻姆粒子动能的减小、离子势阱的加深以及束缚态和连续态布居乘积的增加,复合时核区范围内玻姆粒子库仑加速度振幅普遍增大,导致其发光强度升高。第三,采用两条玻姆轨迹,研究了分子高次谐波发射的动力学干涉过程。表明了双原子分子谐波谱的主要特征仅用分别位于两个核区处的两条玻姆轨迹就可以很好的重现。这两条轨迹能够接收和储存来自其他全部重碰轨迹的碰撞信息,并且对于来自两个核的谐波间的相长与相消的干涉行为,可以通过这两条轨迹直观的表现出来。最后,利用基于玻姆力学理论的含时量子蒙特卡罗方法研究了两电子原子谐波发射过程。该方案的模拟结果与数值求解含时薛定谔方程定性一致,而且计算效率得到大幅度提高。根据计算得到的玻姆粒子系综的动力学演化行为,分析了原子在强激光作用下的激发、电离、重散射等非线性过程。分析了电子间关联效应对谐波产生的影响。
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