阿秒瞬态吸收光谱动力学理论研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) | 被引量 : 1次 | 上传用户:ssss456744
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近年来激光技术的进步促使了超快动力学研究的飞速发展,新的原子物理实验现象不断被发现。一方面,对实验现象的解读促进了理论的发展;另一方面,理论的进步也为实验的进一步发展提供了导引与指向。本论文针对近年来出现在阿秒瞬态吸收谱研究中若干未解决的问题开展了数值和理论研究。论文首先对阿秒瞬态吸收谱实验中普遍观测到的Autler-Townes分裂最大值与泵浦探测脉冲之间的时间延迟开展了详细的研究。虽然在大量的实验中已经观察到阿秒瞬态吸收光谱中Autler-Townes分裂随时间变化的形成过程,但何时分裂达到最大值仍然是一个有待解决的问题。在本文中我们首次给出了 Autler-Townes 分裂极大值出现的时刻与激光场参数之间的解析表达式。通过与实验数据以及含时薛定谔方程的全数值计算结果的比较,证明了该解析表达式的正确性。进一步的研究还发现该解析式不仅适用于单激发过程,也适用于涉及复杂电子-电子相互作用的双激发过程。在实验中,利用该解析式能够对实验中瞬态吸收光谱的时间零点进行准确的标定,具有重要的实际应用价值。在上述工作的基础上论文进一步研究了阿秒瞬态吸收谱中光致态的亚周期动力学行为,给出了光致态达到最大位移位置(最强吸收)时的响应时间的解析公式。该公式证实了在大范围失谐情况下的数值结果。结果表明在蓝失谐泵浦场的情况下,物质对光的响应几乎是瞬时的,印证了长期以来人们对该过程的猜想。然而对于近共振和红失谐的情况,我们的结果与早期的瞬时响应理论猜想不同,即在近共振时响应时间是非发散的,甚至随着负失谐的增加而反向增加。论文的第三部分,在线性响应理论的框架下,利用阿秒瞬态吸收谱提取了系统的冲击响应函数,并提出了一种全新的偶极矩重构方法。我们用两个例子证明了重构方法的有效性,分别是单个极紫外脉冲跟原子作用的偶极振荡的自重构(解析)以及对有红外激光缀饰的氦原子系统偶极振荡的重构(数值)。通过引入相关系数来量化重构的保真度,发现即使在大范围激光参数下重构的保真度仍能达到100%,表明了重构方法的稳定性。该方法从理论上证明了即使没有阿秒探测脉冲的准确信息,也可以很好地从吸收光谱重构偶极矩。论文第四部分工作将相关研究从线偏振激光推广到圆偏振激光情形,初步研究了氢原子在双圆偏振激光作用下的吸收光谱,并对激光场的旋光性影响的吸收谱进行了探讨。
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