强激光场中原子分子的电离特性研究∗

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强场电离是近年来原子分子物理的热门课题。本论文主要研究了原子分子在强激光场中的电离特性,计算了多光子电离区域和隧穿电离区域的电离参量。主要内容如下:  第一部分是对强场电离这一课题背景的概述。简介了激光输出向超短超强方向的发展趋势,讨论了强场电离的三种常见类型,即多光子电离、隧穿电离和越垒电离,引入了表征电离特性的三个参量,即电离速率、电离概率和电离信号,指出了研究强场物理与强场电离的重要意义。  第二部分是对强场物理与强场电离理论的介绍。概述了研究强场物理的三种基本理论,即全经典理论、半经典理论和全量子理论,写出了速度规范与长度规范下的原子在强激光场中的含时薛定谔方程(TDSE),列举了求解TDSE的两类方法,即近似理论模型方法和数值求解方法,说明了分裂算符方法和伪谱方法的理论依据和具体步骤,推导了氢原子在静电场中电离速率,给出了Perelomov,Popov和Terent’ev(PPT)理论、Ammosov,Delone和Krainov(ADK)理论和MO-ADK理论的相关公式。  第三部分是对线性激光场中原子电离概率的计算。利用了三种理论方法,即PPT理论、ADK理论和TDSE理论,画出了氢、氦和氖的电离概率随激光强度的变化,发现了在多光子电离和隧穿电离区域内,PPT理论与TDSE理论吻合得都很好,而ADK理论只有在隧穿电离区域才与TDSE理论的结果相一致。另外,画出了氢原子在不同波长激光下(波长分别取600nm,800nm和1200nm)的电离概率随光强的变化,表明了PPT理论和TDSE理论一样,能预测电离概率随波长的变化趋势,而ADK理论只有在长波情况下才会有效。  第四部分是对本文工作的总结和对未来工作的展望。
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