组合多色激光脉冲驱动原子产生单个阿秒脉冲(2)

结论 Y

致谢 Y

1 引言

电子是构成原子和分子的基本微粒之一，探测和控制原子和分子内部的电子运动一直是科学家们的研究课题。激光技术作为一种工具，自上世纪60年代产生以来,在诸多科学领域中得到了应用广泛。而对于那些运动的时间尺度是阿秒量级的电子，如原子的内壳层、分子轨道中及半导体纳米结构中的电子，需要获得更短脉宽和更强光强的阿秒脉冲来作为探测工具[1]。2001年，Paul[2]和Hentschel[3]等人在实验上产生了阿秒脉冲链和单个阿秒脉冲，让实时测量超快电子过程有了成功的可能,2012年,美国中佛罗里达大学的常增虎研究组[4],获得了目前的最短阿秒脉冲,即67阿秒。阿秒物理的大门也从此开启。源-于,优~尔^论=文.网www.youerw.com 原文+QQ7520~18766

1。1 强激光技术的发展及影响

1。2 高次谐波的研究进展

1。3 阿秒脉冲的主要应用

高次谐波是获得阿秒相干脉冲的首选光源。要探测超快的物理过程，必须需要很短的脉冲。利用飞秒脉冲可以跟踪分子的化学反应过程，如分子键的断裂与重组，分子的振动过程等等。如果研究阿秒量级的超快物理过程，首先就要探索可能产生阿秒脉冲的技术。以阿秒脉冲作为探测工具，可应用于超快过程的探测与控制，可以测量原子尺度下电子的运动过程，如原子内部电子的隧穿电离过程和内壳层电子的弛豫过程，复杂分子的电子跃迁，分子中价电子的运动状态等等。我们通常利用高次谐波技术来获得较宽的连续或准连续光谱，然后经过傅里叶合成在时域上得到单个阿秒脉冲。已有实验表明[20]，利用单个阿秒脉冲对原子内电子电离动力学过程的阿秒时间尺度的测量是可行的。论文网

1。4 本文主要工作

本文主要是从经典和量子两个方面来分析电子在激光场作用下的行为，通过编写C++程序，用数值的办法求解经典力学下的牛顿运动方程，采用半经典的办法，建立原子在多色强激光场作用下的一般含时薛定谔方程，并基于强场近似，推导出高次谐波的解析表达形式，同时，运行高次谐波的强场近似程序，用数值计算的办法，得到双色激光作用下的高次谐波光谱，运用小波变换，得到高次谐波在时间上的发射，得到的截止位置能量与经典理论计算出的数值一致，然后进行时频分析，区分阿秒脉冲串和单个阿秒脉冲，最后通过改变双色激光束的组合，来调整单个阿秒脉冲的强度和脉冲宽度，得到最优的结果，为实验研究提供了一定参考。

第二章主要介绍了描述原子与激光场相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲的理论模型以及求解方程用到的计算方法。主要包括经典三步模型、含时薛定谔方程的求解、强场近似和小波变换。

第三章开展了组合双色激光场驱动氦原子产生阿秒脉冲的研究，并对计算结果进行分析。包括经典理论和量子理论电子运动的对照、叠加高次谐波产生阿秒脉冲和基频激光和三次谐波叠加场的高次谐波谱分析。

第四章是总结全文。

2 理论模型与方法

2。1 经典三步模型文献综述

经典三步模型将高次谐波产生过程分为电离、运动和俘获三步。忽略原子势的影响，假设电子在电场中运动的初始速度，初始位移，在强激光场中，电子一旦被释放（或电离），其运动是由激光脉冲的振荡电场所决定的。首先，电子在强激光脉冲的存在下，逃逸了原子的结合势。1965年，Keldysh[21]提出了区分不同电离的方法。在适度的激光强度下，如果电离势比光频率低（结合能比激光的光子能量大得多），比激光电场大，正常的多光子激发路径会通过中间状态电离。当入射场足够强时，原子势发生扭曲形成势垒。如果光的频率足够低，使得电子能够响应这一势能变化，那么在准静态近似下，电子可以隧穿该静态势垒。随着激光场强度的进一步增加，势垒被完全抑制，电子将像经典力学一样穿过势垒，这被称为阻挡层抑制电离（或超过势垒电离）。组合多色激光脉冲驱动原子产生单个阿秒脉冲(2):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_140224.html