强激光脉冲作用下原子分子光电子动量谱的理论研究

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激光与物质相互作用是基本的物理过程,研究激光与物质相互作用过程中产生的物理现象能够帮助人们深入了解物质世界。超短和超强激光脉冲的发展满足了相关领域的技术需求,在超短时间尺度和超微空间尺度上探测和调控光物理和光化学过程,为研究激光与物质相互作用并发现新的规律提供可能,也实现了人类了解微观世界中的超快现象这一梦想。利用激光脉冲对电子态的相干调控是研究超快过程的核心问题,也是国际前沿领域之一。原子分子在激光作用下产生的电离电子的动量分布中包含着丰富的电子动力学行为信息。人们可以通过光电子动量分布和角分布深入探测和调控电子的运动过程并探测物质的结构。本文系统地研究了He+离子、H2+分子和N2分子的光电子动量分布和角分布,具体研究内容概括如下:(1)我们通过求解He+离子、H2+和N2分子的二维含时薛定谔方程,研究正交偏振激光场下不同体系的光电子动量分布和角分布。由于相干电子波包之间的干涉,使得He+离子、H2+和N2分子的动量分布和角分布随两束正交偏振激光脉冲间的时间延迟的变化呈现不同的结构。He+离子的动量分布和角分布中的干涉现象,主要是由于正交偏振激光脉冲间的时间延迟产生的。H2+和N2分子的动量分布和角分布中的干涉现象的产生主要有两个原因:一是由于正交偏振激光脉冲间的时间延迟产生的,二是来自分子的两个核的电子波包间的干涉产生的。我们采用超快电离模型对He+离子和H2+分子的动量分布和角分布进行解释和分析,并用电子波包随时间的演化图像解释了N2分子的动量分布和角分布的变化情况。(2)我们结合单电子近似方法通过数值求解N2分子的二维含时薛定谔方程,研究了N2分子在圆偏振激光脉冲作用下的动量分布和角分布。N2分子的动量分布和角分布在X射线波段激光波长为5 nm的激光脉冲作用下会发生衍射现象,而对于频率较低的XUV波段的情况,在激光波长为30 nm时,不会发生衍射现象。我们采用超快电离模型解释N2分子的动量分布和角分布。在激光波长为30nm时,改变激光脉冲的旋性,N2分子的动量分布和角分布也会随激光旋性的改变发生同方向旋转。此外,还计算了N2分子在激光波长为30 nm的平行和垂直线性极化的线偏振激光脉冲作用下的动量分布和角分布。结果显示一束圆偏振激光脉冲作用在N2分子上时的动量分布可以由一束平行线性极化和一束垂直线性极化的线偏振激光脉冲分别作用在N2分子上时的动量分布叠加得到。
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