【摘 要】
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人们对于物理世界的认识从现象的观察、理解到调控逐步深入,随着人们认识的不断深入,研究人员逐步将目光转移到微观领域,对微观现象的认识和调控已经成为现阶段物理研究的主导问题之一。自激光技术提出以来,激光脉冲不断地向强度更强脉宽更短的方向发展,由此激光与物质的相互作用产生的物理现象也吸引了广大研究者的注意。实际上对于这些现象的观测和理解一直到上世纪后期才得以实现。因此,对这一列复杂现象的研究一直是强场物
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人们对于物理世界的认识从现象的观察、理解到调控逐步深入,随着人们认识的不断深入,研究人员逐步将目光转移到微观领域,对微观现象的认识和调控已经成为现阶段物理研究的主导问题之一。自激光技术提出以来,激光脉冲不断地向强度更强脉宽更短的方向发展,由此激光与物质的相互作用产生的物理现象也吸引了广大研究者的注意。实际上对于这些现象的观测和理解一直到上世纪后期才得以实现。因此,对这一列复杂现象的研究一直是强场物理领域中的前沿问题,尤其激光脉冲条件的变化对于这些现象及其背后物理机制的影响仍然有待解决。此外,在认识和理解这些现象后,利用激光技术对于电子运动的微观调控也成为了强场物理领域的主要研究热点之一。本论文主要针对强场物理中原子的电离过程进行研究,利用数值求解含时薛定谔方程的方法及量子轨迹蒙特卡洛方法得到原子的光电子动量分布或光电子能谱进而深入研究电子的动力学过程,并通过激光条件的变化对电子的运动加以调控;利用经典系综的方法研究不同形式的激光脉冲作用下,非序列双电离过程的电离通道及重碰撞机制,具体内容概况如下:(1)采用数值求解二维含时薛定谔方程的方法理论模拟了不同相对相位下,He原子在电离选通中的阈上电离(ATI)过程,获得了光电子动量分布。结果表明,动量分布中的干涉结构会受到相对相位的影响,从“spider”状结构与ATI环状结构的叠加变为单一的“spider”状结构。同时,随着相对相位的变化,动量谱整体会沿着x轴移动,并且“spider”状结构的指向也会随之变化。此外,我们应用量子轨迹蒙特卡洛的方法计算了相同激光条件下He原子的光电子动量分布,得到了与求解含时薛定谔方程一致的结果,因而我们利用此方法追溯了电离电子的轨迹,分析了“spider”状结构指向发生变化的原因。最后我们计算了不同相对相位条件下电子发射角的分布,说明了相对相位对重散射轨迹的发射角有很强的影响。在实验中容易实现对相对相位的调节,因此本方案较为简单高效。该研究工作提出提取出单一的“spider”状干涉结构,这对于He原子结构的研究具有指导意义。(2)应用量子轨迹蒙特卡洛法理论计算了空间非均匀场中H原子阈上电离的光电子能谱。结果表明,空间非均匀线偏振激光场作用下光电子能谱中的高能结构的出现与载波包络相位的选取有关,通过分析电子的运动轨迹说明了光电子能谱中的高能结构对载波包络相位的依赖,进而计算了空间均匀和非均匀场作用下光电流的强度随载波包络相位变化的关系曲线。该工作为空间非均匀场中阈上电离的研究奠定了一定的基础,同时为实验中获得更高强度的太赫兹波提供理论依据。(3)运用经典系综方法研究了反旋双色椭圆偏振激光场相中相对相位对Ar原子非序列双电离的影响。结果表明,相对相位可以影响激光场的形状,进而影响Ar原子非序列双电离的产额。同时通过分析Ar原子的离子反冲动量谱及非序列双电离过程的时间分布,我们发现改变相对相位可以影响双电离电子的关联特性,且通过改变相对相位可以实现对非序列双电离电离通道的调节。(4)运用经典系综的方法研究了45°交叉线偏振激光场中延迟相位对Ar原子非序列双电离的影响。结果表明交叉线偏振激光场中Ar原子的双电离产额随着延迟相位的增加会发生明显的变化,通过分析非序列双电离过程的时间分布特征我们解释了这一现象的原因。另外,我们通过追踪非序列双电离电子的轨迹,发现非序列双电离发生的过程中存在着一次碰撞非序列双电离事件和两次碰撞非序列双电离事件,通过分析非序列双电离过程的时间特性及碰撞能量,系统地研究了一次碰撞非序列双电离和两次碰撞非序列双电离过程的差异。本工作对更深入地研究了两电子间的关联特性,加深了对非序列双电离中碰撞过程的认识。
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