利用激光脉冲控制LiH分子定向与光解离过程的理论研究

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激光控制分子的定向和光解离是超快分子反应动力学研究中备受关注的重要研究课题。伴随着激光技术的迅猛发展,研究者通过研究激光脉冲控制分子的定向和光解离过程,对物质的微观量子效应有了更进一步的认识。本论文采用含时量子波包理论方法,从理论上研究了相位跃变脉冲控制的双原子分子定向动力学过程,提出了使用高斯激光脉冲控制分子光解离的研究方案,并深入讨论了分子定向对光解离过程的影响。主要的研究工作如下:(1)提出了不对称相位跃变脉冲诱导Li H分子的场后定向方案。采用含时量子波包理论求解含时薛定谔方程获得分子动力学信息,使用‘kick’动量模型解释了非对称相位跃变脉冲控制分子定向的机制。通过优化激光脉冲参数,发现在相位?=?,相位跃变时间t0=0.25 T(T为激光脉冲的光学周期),激光的峰值强度0E=7.6?10~7 V/cm,转动温度为0 K,激光脉宽参数τ=10 fs和频率ω=7000 cm-1时,分子定向度最大可达0.756;频率ω=19100 cm-1时,定向持续时间最长可达0.361 ps。讨论了超快激光脉冲的频率、相位、相位跃变时间和峰值强度等激光参数对分子定向效果的影响。(2)研究了激光控制下Li H分子的光解离以及定向对光解离过程的影响。通过求解三态含时薛定谔方程分别计算了有无定向条件下的三种控制光解离的方案,方案一将分子从基态X~1Σ+耦合至激发态A~1Σ+;方案二将分子从基态X~1Σ+耦合至激发态A~1Σ+再到排斥态B~1П;方案三将分子从基态X~1Σ+耦合至排斥态B~1П。分子主要在激发态A~1Σ+与排斥态B~1П这两个电子态上发生光解离。在方案一中,分子未发生光解离;在加入分子定向后,激发态A~1Σ+布居增大,仍未发生光解离。方案二中,分子在激发态A~1Σ+和排斥态B~1П上均发生光解离,在激发态A~1Σ+上的光解离几率为2%,在排斥态B~1П上的光解离几率为22.5%,分子定向后,分子的光解离几率均有所下降。方案三分子在排斥态B~1П上发生光解离,光解离几率可达52%。分子定向后,该通道光解离几率上升至73%。
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