单周期激光脉冲序列作用下H原子光电离率的不对称性

采用非微扰散射理论，分别研究了线偏振的单周期激光脉冲序列以及圆偏振的单周期激光脉冲序列作用下，H原子的光电离特性。对相反方向上的光电子的不对称性进行了研究，结果表明其不对称程度与载波－包络（CE）相位、激光强度及光电子的动能有关。线偏振时，最大电离率随CE相位变化，且不对称程度随CE相位的变化呈正弦曲线特性；圆偏振时，最大电离率是常数，不随CE相位变化，但不对称程度随CE相位的变化仍呈正弦曲线特性。     

氢负离子在少周期激光场中解离时的干涉效应

本文利用强场近似理论研究了氢负离子在少周期激光场中的解离过程. 在计算中采用了数值积分和鞍点近似两种计算方法并得到了一致的结果. 更为重要的是, 利用鞍点法对激光脉冲中不同时刻解离产生的电子波包之间的干涉效应进行了研究, 发现光电子动量谱的主要结构是电子波包间的周期间干涉和周期内干涉共同作用的结果, 并分析了周期内和周期间干涉效应对光电子能量谱的影响. 最后, 讨论了激光脉宽对周期内和周期间干涉效应的影响. 本文的工作对进一步了解负离子光解离过程中的量子干涉效应和利用光场对其进行调控方面的研究具有意义.     

线偏振双色激光场中氪原子的阈上电离现象

采用基于Guo,Aberg和Crasemann发展的强激光场中的非微扰量子散射理论(GAC理论),研究了线偏振双色激光场中氪(Kr)原子阈上电离的光电子角分布,双色激光场由一系列相同的单周期激光脉冲组成.研究发现光电子角分布有强烈的位相依赖关系,且呈现出反演不对称性、喷射结构和展宽结构等现象,这为实验上通过改变双色激光场的相对相位来观察和控制光电子角分布提供了一种有效的方法.     

用振幅比值方法预言中性粲介子衰变到CP本征态的CP不对称性

用振幅比之方法计算了中性粲介子衰变到CP本征态的CP不对称性. 计算了时间相关和时间积分的CP不对称性. 结果表明, 时间积分的CP不对称参数约为千分之一的量级. 还讨论了在BESⅢ和B工厂上实验检验的可能性.     

强流离子源光腔衰荡光谱应用研究

强流离子源是托卡马克中性束注入器的核心部件,为了满足未来对高能量离子束中性化效率的要求,负离子源成为中性束注入系统的首选。光腔衰荡光谱(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)是一种超高灵敏探测吸收光谱技术。在强流负离子源中,利用氢负离子的光致剥离过程,CRDS可以用来测量氢负离子的绝对积分密度。与激光光致剥离法与光学发射光谱法相比,CRDS具有不受电磁干扰、不依赖等离子体参数、测量精度高等优点。强流离子源负离子密度测量所用CRDS系统由激光器、光学谐振腔、光电探测器和数据采集系统四部分组成。本文根据CRDS测量氢负离子密度的原理,详细推导了氢负离子密度的计算方法,给出了氢负离子密度测算表达式;然后,结合强流离子源实验室应用的具体情况,分析了各部分装置的选择原则与注意事项;最后,介绍了CRDS技术在德国马克斯-普朗克等离子体物理研究所、日本国立聚变科学研究所、意大利Consorzio RFX研究所强流负离子源研究中的应用情况。实验结果表明,源腔气压、源功率等源参数会影响氢负离子密度;铯的注入可以将氢负离子密度从1016 m-3量级提高到1017 m-3量级;同时,日本NIFS的实验结果证明氢负离子密度与引出电流呈线性关系。     

周期量级激光脉冲作用下原子电离不对称性研究

应用不对称性参量对周期量级强激光脉冲下原子电离分布的反演不对称性进行了定量分析.采用非微扰的散射理论解析方法和三个激光模式模拟超短脉冲,研究不对称性参量随激光强度、包络位相和脉冲宽度的变化.计算表明,这种不对称性是随着波包的绝对位相以正弦形式变化而变化,其最大不对称程度依赖于脉冲强度和脉冲宽度.随着激光强度的提高,不对称性参量是先降低到最小值然后增加.对脉冲宽度相对长、有几个周期量级的高强度激光,其不对称性具有显著的特点.因此,提高脉冲强度有助于对包络绝对位相变化的观察.     

共振条件下载波包络相位效应对阈上电离谱的影响

本文通过求解三维含时薛定谔方程, 从理论上研究了共振条件下氢原子的光电子能谱与角分布随着激光脉冲载波包络相位(CEP)的变化规律. 研究结果表明: 在共振位置附近, 光电子能谱的强度与CEP有强烈的依赖关系; 进一步对各个分波的分析, 可以确定共振电离初态的角量子数. 此外, 利用光电子的角分布信息, 可以对多周期激光脉冲的初始相位信息进行高精度探测. 关键词： 阈上电离 超短脉冲 载波包络相位     

用光电子成像技术研究Cu-的飞秒双光子光脱附过程

用光电子成像技术研究了Cu^-的飞秒双光子光脱附过程．光脱附产生的光电子能量分布和角度分布通过光电子成像直接获得．实验发现,在光强为6.0×10¹⁰ W/cm²下,双光子光脱附通道的光电子角度分布随激光波长出现剧烈的变化．通过低阶微扰理论和实验结果对比分析,Cu^-的双光子脱附产生的光电子角度分布特征可以归结于脱附过程中Cu^-的s和d轨道波函数之间的干涉效应．通过分析光电子角度分布特征,获得了不同波长下s和d轨道波函数对双光子脱附过程的贡献,该结果符合Wigner阈值理论的预期．     

基于半解析自洽理论研究相对论激光脉冲驱动下阿秒X射线源的产生

发展了一种描述相对论激光脉冲与稠密等离子体相互作用产生阿秒X射线源的半解析自洽理论.该理论模型不仅可以获得等离子体界面的振荡轨迹、振荡面电场和磁场等物理参数,而且能够精确计算出激光脉冲驱动下阿秒X射线源的频谱,结果与粒子模拟程序一致.理论计算结果表明阿秒X射线源的辐射特性与等离子体界面随时演化过程相关,在周期量级激光场驱动下等离子体界面振荡振幅呈现中心不对称,通过改变激光场的载波包络相位实现对等离子体界面振荡的控制,获得准单阿秒X射线源.     

基于高能光电子非对称性的少周期激光载波包络相位确定

提出了一种利用高能光电子的非对称角分布来确定少周期激光载波包络相位(CEP)的方法。通过二级强场近似方法研究了隧穿电离区域氦原子在少周期激光驱动下阈上电离高能光电子角分布对载波相位的依赖关系,选择合适能量范围的光电子分布,能够给出非对称参数随激光CEP的变化。研究结果表明,通过这种高能光电子得到的非对称参数和由数值求解含时薛定谔方程(TDSE)得到的非对称参数随CEP的变化趋势符合得很好。由数值求解TDSE获得的非对称参数包含了低能光电子的贡献,而二级强场近似的方法仅通过高能光电子得到,从而该方法为实验测定激光的载波包络相位提供了方便。     

Duration-Dependent Asymmetry in Photoionization of H atoms in Few-Cycle Laser Pulses

The photoionization of H atoms irradiated by few-cycle laser pulses is studied numerically. The variations of the total ionization, the partial ionizations in opposite directions, and the corresponding asymmetry with the carrier-envelope phase in several pulse durations are obtained. We find that besides a stronger modulation on the partial ionizations, the change of pulse duration leads to a shift along carrier-envelope （CE） phase in the calculated signals. The phase shift arises from the nonlinear property of ionization and relates closely to the Coulomb attraction of the parent ion to the ionized electron. Our calculations show good agreement with the experimental observation under similar conditions.     

The above-threshold detachment of negative ions in half-cycle laser field

We study partial detachment rate and photodetachment asymmetry of F⁻ detached by half-cycle linearly polarized laser field using numerical simulation. Similar to photodetachment for negative ions in few-cycle laser fields, we find that partial detachment rates of a couple opposite directions in the above-threshold detachment of F⁻ are not equal, the detachment is asymmetric. Furthermore, the photodetachment asymmetry degree increases with carrier-envelop phase (CEP) as the peak laser intensity becoming stronger or the pulse width becoming shorter. The maximal asymmetry degree is stronger with higher laser intensity. We confirm the effect of the CEP, laser intensity and pulse width on the above-threshold detachment of F⁻ in half-cycle laser fields. It provides a possible way to determine the CEP of half-cycle laser fields by measuring detached photoelectrons.     

周期量级激光脉冲驱动下非次序双电离的三维经典系综模拟

利用三维经典系综模型研究了周期量级激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离,所得结果表明,Ar2+离子的纵向动量分布与载波包络相位有很强的依赖关系,随载波包络相位φ的增加,具有不对称双峰结构的离子纵向动量分布重心从负动量转移到正动量,并且φ每改变π时Ar2+离子的纵向动量呈现相反的分布.在重碰撞过程中核与电子之间的库仑势发生变化后,计算得到的Ar2+离子纵向动量分布随载波包络相位的变化与实验结果定量上一致.     

Measurement of the carrier-envelope phase of few-cycle laser pulses by use of asymmetric photoionization

Using numerical solutions of the time-dependent Schr?dinger equation for a hydrogen and a helium atom in a linearly polarized, few-cycle laser field, we calculate the photoelectron left-right asymmetry measured by two opposing detectors placed along the laser polarization vector, with the laser focus in the center. We find a simple dependence of this asymmetry on carrier-envelope (CE) phase phi for laser intensities slightly below the tunneling regime, which may allow us to measure (or to calibrate) and to stabilize the CE phase. In particular, we suggest that the condition of zero asymmetry for few-cycle pulses may be useful for both these goals.     

氢负离子在均匀电场和金属面附近的光剥离研究

利用闭合轨道理论,计算了氢负离子在均匀电场和金属面附近的光剥离截面.结果表明,在均匀电场的基础上加上金属面之后,在电离阈附近氢负离子的光剥离截面发生了很大的变化,和仅有均匀电场存在时的光剥离截面相比,截面的振荡幅度增大,振荡频率减小.并且在电场强度相同时,随着金属面与氢负离子距离的不断增大,光剥离截面振荡的幅度不断减小,振荡的频率不断增大,当金属面和氢负离子的距离增大到一定值时,金属面的影响消失,氢负离子的光剥离截面趋近于只有电场存在时的情况.这一结果对于研究负离子体系在界面附近的光剥离问题具有一定的参考价值.     

Photodetachment of negative ion in a gradient electric field near a metal surface

Based on closed-orbit theory, the photodetachment of H in a gradient electric field near a metal surface is studied. It is demonstrated that the gradient electric field has a significant influence on the photodetachment of negative ions near a metal surface. With the increase of the gradient of the electric field, the oscillation in the photodetachment cross section becomes strengthened. Besides, in contrast to the photodetachment of H near a metal surface in a uniform electric field, the oscillating amplitude and the oscillating region in the cross section of a gradient electric field also become enlarged. Therefore, we can use the gradient electric field to control the photodetachment of negative ions near a metal surface. We hope that our results will be useful for understanding the photodetachment of negative ions in the vicinity of surfaces, cavities, and ion traps.     

激光脉冲对氢负离子在金属面附近光剥离的影响

利用闭合轨道理论和金属面附近氢负离子的双脉冲光剥离截面的计算公式,计算了氢负离子在金属面附近激光脉冲作用下的光剥离截面.计算结果表明:如果脉冲宽度远大于闭合轨道的回归周期时,它对光剥离截面的影响很小;当脉冲宽度小于闭合轨道的周期或者可以和闭合轨道的周期相比较时,光剥离截面的振荡幅度大大地减弱.光剥离截面除了与脉冲宽度有关外,还与双脉冲之间的时间延迟、相位差有关.对于某些相位差, 双脉冲光剥离截面的取值增大; 而对于另外一些相位差, 光剥离截面的取值减小.因此,可以利用脉冲激光来控制氢负离子在表面附近光剥离 关键词： 激光脉冲 光剥离截面 金属面 闭合轨道理论     

氢负离子在微腔中的光剥离研究

利用闭合轨道理论,研究了氢负离子在金属面和弹性界面组成的微腔中的光剥离截面.结果表明,微腔的上下表面对氢负离子的光剥离截面产生很大影响.若固定金属面与氢负离子之间的距离不变,当弹性界面与氢负离子之间的距离很大时,弹性界面对氢负离子光剥离截面的影响很小,光剥离截面的振荡幅度和振荡频率与只有金属面时的情况类似.随着弹性界面和氢负离子之间距离的不断减小,光剥离截面的振荡幅度增大,振荡频率减小.若保持氢负离子和弹性界面之间的距离不变,随着金属面和氢负离子之间距离d₀的不断增大, 关键词： 光剥离截面 闭合轨道理论 微腔     

Photodetachment of H-- in an electric field between two parallel interfaces

By using the closed orbit theory, the photodetachment cross section of H- in a static electric field between two parallel elastic interfaces is derived and calculated. It is found that the photodetachment cross section depends on the electric field and the distance between the ion and the elastic interface. The oscillation of the cross section becomes more complicated than in the case of H- near one elastic interface. The results show that near the detachment threshold, the influence of the additional interface can be neglected. But with the increase of the energy, its influence becomes great. At some energies, the cross sections display sharp peaks, contrasting with the staircase structure when only one interface exists. This study provides a new understanding of the photodetachment process of H- in the presence of external field and interfaces.