激光短脉冲作用下原子吸收的超阈值离化

在考虑入射光的空间和时间分布的基础上,求解原子吸收的超阈值离化(ATI)问题。结果发现,本文模型不仅可以解释随激光强度增大离化谱的低能峰压缩及整个离化由低阶向高阶移动等实验现象,更重要的是解释了在短脉冲情况下表现出来的峰值红移在长脉冲下趋于消失的实验结果。 关键词：     

双色激光共振增强的气相C_6H_6分子的光电离谱

本文给出了双色激光共振增强的气相苯的光电离谱结果。激发光子首先把分子从基态选择激发到s-1电子单态中一个确定的振动态,然后第二台激光器输出的离化光子把这个激发分子离化。实验证明离子的产额不但与中间电子能级~1B_(2u)的振动态有关,且依赖于离化激光的波长。从所得到的离子谱的结构和强度可以求得离子的电子基态~2E_(1g)的振动频率及分子参数,精度较高。自离化里德堡能级对离化截面的贡献非常显著。某些自离化共振峰可以确认为是这些里德堡态的振动能级。     

强激光部分离化等离子体成丝不稳定性

从部分离化等离子体和通常的全离化等离子体的差异是存在束缚电子出发,分析强激光在部分离化等离子体中的传播和折射指数,其束缚电子加强成丝不稳定性的发展.对钕玻璃三倍频激光金靶等离子体的原子成丝不稳定性进行了计算和分析.结果表明强激光部分离化等离子体的原子成丝不稳定性显著高于相对论成丝不稳定性. 关键词： 激光等离子体相互作用 部分离化等离子体 成丝不稳定性     

基于光场离化电流机制产生强太赫兹辐射的参数优化研究

基于超短激光脉冲与气体作用通过光场离化电流产生太赫兹(THz)辐射的模型, 研究了用双色激光脉冲的方法产生强THz辐射的优化参数条件. 数值计算表明, 导致THz辐射产生的离化电流主要是由一阶电离过程产生的, 高阶离化对该电流产生的贡献很小. 通过调节基频光与倍频光的配比、相位差都能增大离化电流, 从而可以提高THz辐射振幅. 将激光波长拓展到中红外波段, 也有利于提高离化电流. 此外,改变作用气体的种类也能改变离化电流. 在激光和密度参数相等的情况下, 在氦气中可以产生高于氮气中2倍左右的离化电流.     

H_2S里德堡序列共振增强多光子离化光谱

以纳秒Nd∶YAG脉冲激光器三倍频(355nm)激光抽运的染料激光器为激发光源,在484~520nm波长范围内,采用共振增强多光子离化光谱(REMPI)方法,对H2S分子里德堡序列的能级特性进行了实验研究,得到了谱峰间隔随激光波长增长而呈近二倍变化的两套谱峰序列嵌套而成的规则序列。该谱峰序列对应于H2S分子的里德堡序列激发。依据H2S分子低位激发电子态及里德堡序列的势能高度,可将离化过程确定为五光子4+1离化过程。并将所得到强谱峰序列归属为集结于珦H态的np(n=5,6,7,8)里德堡序列,将弱谱峰序列归属为集结于珟D态的ns(n=6,7,8)里德堡序列。两套序列的量子亏损分别为δ1=0.92和δ2=1.52。所得结果对H2S分子的光学检测及光谱特性研究具有重要意义。     

强激光脉冲在部分离化等离子体中的传播特性

采用变分法给出了强激光脉冲在部分离化等离子体中传播的参数演化方程,其中考虑了相对论自聚焦、有质动力激发尾波场以及部分离化非线性极化强度的影响。通过非线性动力学分析的方法,得到了强激光脉冲以恒定焦斑半径传播时的激光、等离子体参数匹配条件。研究表明:在部分离化等离子体中,激光自聚焦随着电离程度的增大而增强;有质动力激发的尾波场进一步增强激光脉冲的自聚焦;相对于等离子体密度而言,激光强度对激光脉冲的自聚焦更有影响。     

光电子谱的峰开关效应

在文献[12]的基础上研究了强激光场作用下自电离原子的光电子谱,发现了与强场多光子电离中相类似的峰开关效应,从而进一步证实了强场下二阶离化过程和光电子谱中高阶峰的重要作用.本文结果对已有的强场自电离理论作了重要修正. 关键词：     

少周期激光脉冲与气体作用产生的离化电流和THz波辐射

本文通过理论和数值模拟,研究少周期激光脉冲电离气体原子产生的离化电流 以及相应的THz波辐射.研究表明,少周期激光脉冲离化气体后能产生较大的离化电流, 因而可以产生较强的THz辐射.不同的少周期激光脉冲相位导致电离出的 电子初始速度和电离起始时刻不同,从而产生的离化电流有所不同, 辐射的THz波随激光脉冲的相位成周期性变化.该理论得到一维PIC数值模拟的验证. 对于给定的激光脉冲相位,离化电流和THz辐射振幅并没有随入射激光振幅的增加而单调增加, 而是存在一些极值点.与均匀分布气体相比,当气体分布具有一定梯度时, 辐射表现相似的规律,但频谱会发生一定的变化.     

激光脉冲在气体中产生的离化波前的演化及其对光脉冲传播的影响

利用带离化子程序的一维粒子模拟程序，对光脉冲与离化波前的相互作用进行了模拟研究，讨论了在原子多度电离的情况下光脉冲与离化波前的相互作用关系.研究表明，由于原子各级离化势的不连续性使得离化波前在空间上出现平台区；离化过程导致激光频率发生蓝移，这个蓝移又对脉冲形状产生调制，使脉冲前沿呈阶跃型增长；阶跃型的光脉冲包络使离化波前的平台区变短，直至整个离化波前分为几个不同梯度的区域.还讨论了不同元素和不同密度的气体中产生的离化波前的特点.同时分析了光脉冲频率随传播距离的关系，指出由于光脉冲宽度的增加，将导致出射的光 关键词： 激光等离子体 光电离 离化波前 激光频率上转换     

强激光场诱导自电离理论

在Fano模型中考虑了在离化限之上额外吸收一个光子的二阶离化过程,重新研究了强激光场诱导自电离的动力学,着重讨论了二阶离化过程对光电子谱的重要影响.     

用质谱和光电子能谱研究飞秒强场中的电离动力学

报导了用自制飞秒激光器通过飞秒多光子电离质谱和光电子能谱对飞秒强激光场与分子（氨、苯）相互作用的研究,飞秒激光脉宽约１００ｆｓ,二倍频中心波长４０７．５ｎｍ,聚焦后脉冲功率密度达到１０＾１２Ｗ／ｃｍ＾２,氨的光电子能谱显示了（２＋２）ＲＥＭＰＩ和（２＋２）＋１ＡＴＩ、（２＋２）＋２ＡＴＩ三组电子峰,每组峰又包括伸缩振动ｖ１的带系,ＡＴＩ峰的振动布居出现反转,随着光强增加,谱峰加宽而且振动能级出现平     

利用双色激光场下阈上电离谱鉴别H3^2+两种不同分子构型

我们最近证明,利用红外和深紫外双色激光场,SF6分子的结构信息可以通过其电离谱上的相干条纹获得[arXiv,1912.08499(2019)].在本文中,我们利用该方法考察了两种不同几何结构的分子离子H32+ 在激光场中的直接阈上电离(ATI)过程.通过与单色激光场中电离谱的比较发现,双色激光场的电离谱可以分辨分子的不同几何结构.由相干条件导出的公式可以很好地解释直接ATI动能谱和动量谱中的干涉条纹.此外,还发现通过改变分子核间距或改变激光强度可以改变电离谱的形状.由此可以推断,双色激光场诱导的ATI谱具有鉴别分子不同构型的能力,对复杂分子的几何结构成像具有一定的参考意义.     

阈上电离与高次谐波

通过数值求解一维含时薛定锷方程，研究阈上电离与高次谐波随激光强度的变化关系，结果表明，两者具有相同的特性，都具有平台区和截止位置，但两者又有差别，较低激光强度作用下，谐波谱有平台而光电了能谱为单调下降的，激光强度较高时，两者都平台，对应的平台区和截止位置相同。     

强激光场阈上电离理论

本文提出一种统一的阈上电离理论。根据该理论,可以定量描述较真实的原子阈上电离过程并能清楚地阐明实验观测的阈上电离现象。该现象可理解为前后相继的两个过程:(1)先从无场的初态吸收N个光子而到场缀末态的量子跃迁过程。(2)欲定量描述实验测量,还需考虑光电子逃离光场时与光场相互作用的“后作用效应”。该“后作用效应”是由非均匀激光场所形成的无质动力所引起的经典物理过程。 关键词：     

Space-Charge Effect on Residual Energy Under Intense Ultrashort Pulse Laser

Can the spacecharge effect reduce the above-threshold-ionization (ATI) energy? This problem is analyzed by using the technique of multiple-time-scale perturbation. As the optical frequency is much larger than the plasma frequency, the space-charge effect is then reduced to the ponderomotive effect. It is found that the ponderornotive effect on residual energy is great as half plasma period is larger than pulse length, however, it cannot reduce the AT1 energy over the whole density range. The relevant experiments are analyzed. Their results support our conclusions. Finally, it is pointed out that for a given pulse laser there may be a density range available for optical field ionization x-ray laser over which only the AT1 heating plays role.     

Probing time delay of strong-field resonant above-threshold ionization

The high-resolution three-dimensional photoelectron momentum distributions via above-threshold ionization(ATI)of Xe atoms are measured in an intense near circularly polarized laser field using velocity map imaging and tomography reconstruction. Compared to the linearly polarized laser field, the employed near circularly polarized laser field imposes a more strict selection rule for the transition via resonant excitation, and therefore we can selectively enhance the resonant ATI through certain atomic Rydberg states. Our results show the self-reference ionization delay, which is determined from the difference between the measured streaking angles for nonadiabatic ATI via the 4 f and 5 f Rydberg states, is 45.6 as. Our method provides an accessible route to highlight the role of resonant transition between selected states, which will pave the way for fully understanding the ionization dynamics toward manipulating electron motion as well as reaction in an ultrafast time scale.     

Above-threshold ionization photoelectron spectrum from quantum trajectory

Many nonlinear quantum phenomena of intense laser-atom physics can be intuitively explained with the concept of trajectory. In this paper, Bohmian mechanics (BM) is introduced to study a multiphoton process of atoms interacting with the intense laser field: above-threshold ionization (ATI). Quantum trajectory of an atomic electron in intense laser field is obtained from the Bohm-Newton equation first and then the energy of the photoelectron is gained from its trajectory. With energies of an ensemble of photoelectrons, we obtain the ATI spectrum which is consistent with the previous theoretical and experimental results. Comparing BM with the classical trajectory Monte-Carlo method, we conclude that quantum potential may play a key role to reproduce the spectrum of ATI. Our work may present a new approach to understanding quantum phenomena in intense laser-atom physics with the image of trajectory.     

强光场中氦原子的ATI谱

提出了一个新的处理强光中基态氦原子阈上电离谱的解析模型。由这个模型算得的基态氦原子阈上电离谱同最近的实验结果作了比较。同时简单地讨论了现在的模型对先前的模型的改进。     

Rescattering effect in above-threshold ionization processes

The Keldysh-Faisal-Reiss (KFR) theory for Above-Threshold Ionization (ATI) phenomenon is generalized to include the effect that ionized electrons return to the vicinity of the ion core and rescatter with it. The theoretical calculation of such rescattering effects for the ground state of hydrogen under linearly polarized laser light yields good agreement with recent findings in ATI experiments.