碱金属Na原子在强激光场中的动力学稳定

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近年来随着激光技术的快速发展,人们加快了探索光与物质相互作用的步伐。原子或分子在强激光场中首先会发生电离,在弱场中,激光强度越强原子或分子电离率越大。但是理论研究者预言,当激光强度继续增强时,原子或分子就可能发生电离抑制。本文选取碱金属Na原子为靶原子并以不同束缚态为初始波函数,使得激光场作用在靶原子上并使之电离,计算出电离几率和电子布居数,研究结果表明,当激光波长在200-600nm时,Na原子初态处于4s激发态时,将演。化波函数投影在束缚态上的原子电离特点是,随着激光场强度的增大,Na原子电离几率先增大后减小最后又增大。通过分析原子的布居数表明,当Na原子电离几率随激光场强度增大而减小时,其电子处于基态或低激发态的布居数较大,而高激发态的布居数几乎为零,这就表明原子中的电子随强激光场在束缚态和连续态之间迅速振荡,我们认为原子此时是处于动力学稳定的,具体内容是:用伪谱的分裂算符技术求解了 Na原子在强激光场中的含时薛定谔方程(TDSE),计算了精确模型式下Na原子的束缚态能级,其结果与实验结果基本符合,所以能够研究在强激光场中Na原子的电离随激光的变化规律。其次,计算了波长为400nm的激光作用在初始态分别为3s,3p和4s的Na原子上时,Na原子的电离几率随激光峰值强度的变化规律。本研究表明,不同初态Na原子所有的电离几率随激光强度的增加先增加后减小最后又增加。我们形象的把电离图中凹下去的部分称为“稳定窗口”。如果Na原子的初始态选在3s或3p时,“稳定窗口”存在于较高的激光强度处,大约在1.0×1016W/cm2左右。然而如果初始态选择为4s态时,“稳定的窗口”就在比较低的激光强度处,大约2.6×1015W/cm2左右,目前的飞秒激光可以观测到这样的结果。由于4s态所对应的“稳定窗口”最为清晰,所以在接下来的工作中我们选取了 4s为初态的Na原子为靶原子,激光波长分别为200nm,300nm,400nm和600nm时,计算了在激光脉冲末端原子电离几率随激光强度的变化情况。
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