氖原子在超短激光场中轨道分辨光电离的调控研究

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光与物质的相互作用,是物理学研究的重要领域,并且光电离现象是沟通微观世界与人们宏观认知的重要桥梁;由于电离携带靶原子的结构信息,因此我们可以根据光电子动量分布来提取这些信息;其次随着激光技术的飞速发展,人们已经获得光强越来越强及脉宽越来越短的光源,伴随着对电子的探测手段也更加成熟,人们利用这些光源能够更进一步地研究光与物质的相互作用过程,甚至可以操控电子的运动。本论文利用数值求解含时薛定谔方程的方法理论研究了基于磁量子数分辨原子的电离过程,其主要的研究内容总结如下:(1)通过数值求解氖原子在一对时间延迟的反向旋转圆偏振阿秒脉冲驱动下的二维含时薛定谔方程,理论研究了磁量子数分辨的涡旋形光电子动量分布和电离概率。我们发现当初态为ψm=±1态时,旋臂个数等于吸收光子数的两倍,当初始态2p被2p+或2p-代替时,其涡旋结构很好的满足了从C2n+2到C2n旋转对称性的改变(n表示吸收光子个数);此外,对于两光子和三光子电离,电离概率对磁量子数的依赖表现很微弱,然而有趣的是当电子和激光场共转时,单光子电离存在着共转偏好,即如果适当的时间延迟和激光波长被使用其电离概率2p-大于2p+;最后,我们还通过改变两束阿秒脉冲的波长、时间延迟、相对相位、振幅比对2p-和2p+电离率的比率进行了很好的调控。(2)通过数值求解二维含时薛定谔方程理论研究了氖原子在具有时间延迟的双色椭圆偏振阿秒脉冲中轨道分辨的光电子动量分布,我们发现处于束缚态的电子可以通过吸收2m个高能光子、或者吸收1m个低能光子将会以相同的末态能量到达连续态,并且通过这两个电离通道电离出去的电子波包会相干叠加而形成涡旋图样;当单光子电离通道占主导时,由于电离偏好其光电子动量分布展现出一个对称的圆环结构,否则在同向旋转脉冲的情况下形成m1-m2个悬臂的涡旋结构、在反向旋转的情况下为m1(10)m2个悬臂的涡旋结构;此外,我们还发现光电子动量分布中的干涉图样对同向(反向)旋转双色椭圆偏振阿秒脉冲的频率比、二色性、振幅比、时间延迟以及椭偏率具有很强的依赖性,从而为我们在双色椭圆偏振阿秒脉冲中探测和控制原子中电子波包的相互干涉提供了可能性。
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