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强激光场下原子分子的动力学一直是原子分子和光物理研究领域的热点,尤其是飞秒及阿秒激光的出现,更是推动了强场激光实验和理论的发展,为研究强场下的原子分子动力学提供了更优越的实验条件。飞秒强场下的电子和核的量子相干控制无论在理论还是实验方面已经有许多的研究成果。在近十几年,新兴的脉冲技术尤其是脉冲整形技术蓬勃发展,能够使其产生有各种复杂偏振、波形、能量、多脉冲序列的激光光束,从而从多方面实现对原子分子以及其他形态的物质的量子相干控制。 本文从理论方面,介绍了飞秒强场波形整形技术以及实现整形的多种手段,并以该技术对原子系统在强场下的动力学过程以缀饰态图像进行描述并实现相干控制。尤其是双脉冲相位调节技术。通过调节单脉冲的强度和脉宽,双脉冲之间的相位差,以实现不同的动力学过程,且通过精确调节适当参数,实现动力学过程中的量子相干的完全控制。 本文由四个部分组成: 第一部分介绍强场下动力学过程的各种理论及描述方法,并比较了各种方法的优缺点。 第二部分缀饰态理论描述。首先本论文从一般系统的量子力学动力学方程开始描述,为了方便理解,过渡到了最简单、最基本的二能级系统的动力学方程,研究了二能级系统分别在弱场和强场下的动力学方程,解释了弱场时二能级系统的局限性,着重研究了飞秒强场下二能级系统的动力学方程。在理论上详细表述二能级系统在飞秒强场下的缀饰态形式,用量子相干理论详细分析了电子跃迁过程,也即缀饰态图像下,以量子干涉效应,证明激光场对电子跃迁的控制作用。 第三部分激光强场及波形整形技术的描述。在这一部分,通过对电场基本表达式的分析,改变基本参量的值就会得到不同的激光脉冲,再以该激光脉冲实现量子控制。本论文以labview为平台,引入强场激光脉冲整形技术。通过调节各种参数,如频率,相位,强度等,实现对激光脉冲的多种控制,如波形,序列,偏振,相位差等等。 第四部分飞秒强场波形整形实现缀饰态系统下的量子相干控制。由第二和第三部分的计算和参数调节可以看到,缀饰态系统下的量子控制具有比薛定谔表象下更加具有操控和易实现性。分别计算了单脉冲和双脉冲情况下以及正弦函数调制的序列脉冲情况下原子系统缀饰态表象下电子动力学过程的多种不同情况。尤其是通过调节双脉冲或序列脉冲之间的相位差,实现了对缀饰态的完全选择。而且可以通过激光能量的控制实现缀饰态能级的连续可调谐性。