强场非次序三重电离亚光周期动力学的研究

电子关联是自然界中的一种普遍现象,它决定了物质的宏观结构,影响着化学反应,它也是物质超导性的本质原因。因此电子关联的研究是目前的一个热点。在强场激光脉冲作用下发生双电离的原子产生的电子对体现了强烈的相关性,它为我们研究电子相关性提供了一个新的途径,近二十年来,已经被广泛的研究。作为一种更为复杂的电子关联作用,强场非次序三重电离,目前人们对它的认识还比较浅。     

控制原子非顺序双电离的新方法——双色场方法

电子关联是自然界中的一种普遍现象，它决定了物质的宏观结构，影响着化学反应，它也是物质超导性的本质原因。因此电子关联的研究是目前的一个热点。在强场激光脉冲作用下发生双电离的原子产生的电子对体现了强烈的相关性，它为我们研究电子相关性提供了一个新的途径。     

不同分子取向下氢分子非次序双电离对核间距的依赖关系

利用三维经典系综模型研究了氢分子非次序双电离对核间距的依赖性.在不同分子取向下,氢分子双电离率随核间距的增大而先增大后减小,在核间距为4a.u.时取最大值.氢分子非次序双电离对核间距的依赖性随分子轴与激光偏振方向间夹角φ的增大而减弱.φ=0时,氢分子非次序双电离包含丰富的相关模式,对核间距有强烈的依赖性φ=π/2时,不同核间距下的相关模式相似,重碰撞在双电离过程中发挥更重要的作用.这些结果表明分子结构对双原子分子非次序双电离有重要影响. 关键词： 非次序双电离 核间距 关联动量分布     

飞秒强激光场中分子双电离的半经典动力学模拟

文章介绍了超短强激光场中原子、分子双电离的研究现状,提出了能够有效处理双电离过程的半经典模型,成功地重现了双电离率随激光强度变化的实验数据,同时预言了分子取向对双电离率的重要影响.文章还通过分析典型的双电离轨道的演化,给出了理解双电离复杂动力学过程的直观物理图像.     

原子非序列双电离的多次返回碰撞电离机理分析

本文采用三维半经典再散射模型研究了He原子在高光强(1.5×10¹⁵ W/cm²)、少周波激光脉冲作用下的非序列双电离问题,重点分析了沿激光电场极化方向的动量关联谱.发现两个电子沿相反方向发射的比例明显比中等光强区(7×10¹⁴ W/cm²)和低光强区(2.5×10¹⁴ W/cm²),以及同等光强的长脉冲情形都偏高, 同时V形结构也更加明显.通过轨道"回溯"分析, 进一步深入 关键词： 强场 非序列双电离 再散射     

强场非次序双电离中再碰撞动力学的强度依赖

利用三维经典系综模型系统地研究了不同强度线偏振激光脉冲驱动下He原子的非次序双电离.结果表明在非次序双电离中回碰电子的返回次数、两电子的碰撞距离和电子对的关联特性都强烈地依赖于激光强度.对于750 nm,随着激光强度的增加,单次返回诱导的非次序双电离事件逐渐减少,而多次返回事件的比例显著增加.对于1500 nm,随着激光强度的增加,前三次返回诱导的非次序双电离事件都会减少,返回次数大于3的轨道对非次序双电离的贡献逐渐增加.这是因为在高强度下每次返回过程中母核的库仑吸引对返回电子横向偏离的补偿较弱,所以需要更多次的返回来补偿电子的横向偏离以实现再碰撞.轨道分析表明非次序双电离中两电子的碰撞距离随激光波长和强度的增加而逐渐减小.最后讨论了非次序双电离中电子对的关联特性对返回次数的依赖.     

非序列双电离向饱和区过渡的电子最大关联度

本文采用三维半经典再散射模型系统地研究了 He 原子在 光强从域下到近序列双电离区强场作用下的非序列双电离问题, 统计了各种场强下最终电离的两个电子正负关联的几率之比, 发现发生最大正关联的场强处于向非序列 双电离饱和区过渡的区域, 并在关联纵向动量谱中展示了形成最大关联度的过程. 最后通过轨道"回溯"分析, 进一步研究了其背后的物理机理, 发现在碰撞后其中一个电子再散射和隧穿电子高速弱碰撞分别 是低场强和高场强下负关联比例增加的原因.     

空间非均匀激光场驱动的原子非次序双电离

利用三维经典系综模型,研究空间非均匀激光场驱动的氙原子非次序双电离,并对比了空间均匀激光场的情况.结果显示,波长较短时,空间非均匀激光场与空间均匀激光场的非次序双电离的产率较为相近.随着波长的增大,较高激光强度时空间非均匀激光场下非次序双电离受到越来越明显的抑制.相比于空间均匀激光场,空间非均匀激光场下非次序双电离两电子的末态发射角表现出更强烈的关联特性,特别在较大的激光波长下,两电子的末态发射角几乎全部集中在0°附近,这意味着两电子往往是平行发射到相同方向.此外,波长由近红外增大到中红外时,空间非均匀激光场下非次序双电离的有效再碰撞均由第1个电子的第1次返回主导,而空间均匀激光场下则呈现由第1次返回主导到第2次返回主导的转变.进一步,通过反演分析非次序双电离的经典轨迹,揭示了空间非均匀激光场下关联电子超快动力学过程的更多细节.     

碰撞阈值下氩原子非次序双电离

利用三维经典系综模型研究了碰撞阈值下氩原子的非次序双电离.计算结果表明,关联电子末态纵向动量主要分布在二、四象限,且在原点附近几乎没有分布;Ar²⁺离子末态纵向动量谱在零动量附近呈单峰结构.上述结果与实验结果 定量一致.轨迹分析表明,在碰撞阈值下,氩原子非次序双电离的微观物理机理在不同激光强度下是不相同的.当激光强度I=0.7×10¹⁴ W/cm²时,一次碰撞主导重碰撞过程.而当I=0.4×10^{14关键词： 非次序双电离 库仑引力 碰撞阈值 电子关联}     

空间波函数的对称性对氦原子双光子双电离过程中电子关联的影响

通过数值求解含时薛定谔方程,研究了氦原子具有对称空间波函数的1s2s 1S态和具有反对称空间波函数的1s2s 3S态分别作为初态的双光子双电离过程. 结果表明,对于初态为单重态1s2s 1S的双光子双电离过程,两个电离电子的能量分布随激光脉冲持续时间的增加呈现由单峰到双峰的变化,这里的单峰和双峰分别意味着两个电离电子主要携带相等和不等的能量;然而对于初态为三重态1s2s 3S的双光子双电离过程,两个电离电子的能量分布随激光脉冲持续时间的增加总是保持双峰结构. 这些结果表明当原子的初态处于反对称空间波函数时,两电子的空间密度分布具有较少的重叠,从而导致电子在超短激光脉冲中电离时电子关联能无法平均分配.     

低于再碰撞阈值下强激光场原子非序列双电离(英文)

在最近的实验和理论研究中,我们探讨了氩原子和氖原子在红外强激光场中低于再碰撞阈值的非序列双电离问题。在研究中,我们发现在非序列双电离过程中,氖原子的电子关联表现为在激光偏振面内肩并肩出射,而对于氩原子的电子关联行为表现为在激光偏振面内的背对背出射,我们采用三维半经典模型(考虑电子隧道电离)很好地解释了实验结果。在阈值附近,我们发现电子在激光场中的多次散射以及电子再碰撞激发后电子隧道电离是氩原子反关联行为的主要原因,而电子在激光场作用下的单次碰撞是电子关联行为的主要原因。通过测量双电离过程中产生电子的横向电子动量分布,观察到了库伦聚焦效应,我们认为这是非经典的关联行为。最后,我们给出了氩原子和氖原子在激光场中阈值的解析模型,并给出了原子的关联和反关联激光强度区域。     

飞秒光场中锂原子三重电离的光电子关联动量与能量谱研究（特邀）

理论研究了飞秒光场中锂原子的三重电离问题。改进经典轨道蒙特卡罗方法获得了锂原子基态的稳定构型并数值计算了激光强度范围为1013W/cm2至1017W/cm2锂的电离率。分析电离后Li3+的动量谱,揭示了包括非序列三重电离与序列三重电离的电离机制。根据Dalitz图中绘制的电子能量分布的关联谱,发现在非序列三重电离过程中存在明确的（e,3e）电子关联效应,即率先电离的电子与母离子发生再散射,使得内壳层的两个电子同时电离。此外,模拟表明即使在强度高达1017W/cm2的序列三重电离区域也存在电子再散射过程。     

椭圆偏振激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离

利用经典系综模型研究了椭圆偏振激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离.计算结果表明,非次序双电离产率随着椭偏率的增大而减小;双电离得到的电子对在激光偏振平面长轴方向的末态关联动量谱呈现正关联,在激光偏振平面短轴方向的末态关联动量谱呈现反关联;Ar²⁺在激光偏振平面短轴方向的末态动量谱呈现单峰结构,并且随着椭偏率增大而变宽.轨迹分析显示,椭圆偏振激光脉冲驱动下,非次序双电离仍然是通过再碰撞而发生;随着椭偏率的增大,有效碰撞和单电离之间的时间延迟增加,这是因为椭偏率较大时第一个电子需要经过多次往返才能与母核离子发生有效碰撞.     

反旋双色椭圆偏振激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离对椭偏率的依赖

利用三维经典系综模型系统地研究了反向旋转双色椭偏场中Ar原子非次序双电离对椭偏率的依赖。数值结果显示双电离发生的概率随800 nm激光场椭偏率增大而增大,随1 600 nm激光场椭偏率增大而减小。这是因为当固定1 600 nm激光场椭偏率时,电子的返回概率和碰撞能量随800 nm激光场椭偏率增大而增大。而当固定800 nm激光场椭偏率时,电子的返回概率和碰撞能量随1 600 nm激光场椭偏率增大而减小。在两椭圆激光场的长轴沿x方向条件下,当1 600 nm激光场椭偏率为0.3时,离子动量分布由x负半轴向x正半轴移动。随着1 600 nm激光场和800 nm激光场椭偏率的增大,离子动量分布逐渐在y方向扩展最终形成一个分布于x轴两侧的两层结构。     

椭圆偏振激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离对激光强度的依赖

利用经典系综模型研究了椭圆偏振激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离对激光强度的依赖.计算结果显示,沿激光偏振平面长轴方向,电子对的关联行为依赖于激光强度,在较高的激光强度下,关联电子对的动量谱呈正关联,并且在一、三象限呈现明显的V-型结构.在较低的激光强度下,关联电子对的动量谱呈强烈的反关联行为.在激光偏振平面短轴方向,关联电子对的动量谱在不同的激光强度下均呈现强烈的反关联行为.通过分析非次序双电离的经典运动轨迹,证明末态电子之间的排斥作用对关联电子动量谱在激光偏振平面长轴方向的V-型结构,以及短轴方向的反关联行为起决定性作用.     

双原子分子多光子电离强场效应的含时波包动力学研究

强激光非线性条件下分子的多光子电离过程呈现出较为明显的强场效应．由于这种效应不能用传统的量子微扰论来处理。“缀饰态”模型方法提供了物理图象清晰的处理光与物质相互作用的方案．本文基于含时波包动力学的基本理论，将激光场看作经典场，利用“缀饰态”模型研究了强场下双原子分子（NO、RbI等）的多光子电离过程．研究表明，激光场的强度、泵浦-探测脉冲延迟时间等对多光子电离光电子能谱的形状有着重要的影响。而这种影响是由光诱导势引起的．另外，在研究具有两个连续态的Rbl体系时，自电离现象的发生也与势能面的交叉密切相关，并受外场强度的影响．本文计算模拟外场中分子的光电子能谱时所得到的强场效应对理解和实现原子分子过程的激光搛控具有重要的意义．     

反旋双色椭圆偏振激光场中Ar原子的非序列双电离

利用经典系综方法研究了不同椭偏率的反旋双色椭圆偏振(two-color elliptically polarized,TCEP)激光场中Ar原子非序列双电离(nonsequential double ionization,NSDI)的电子关联特性和再碰撞动力学.不同于反旋双色圆偏振激光场,反旋TCEP激光场不再具有空间对称性,返回电子主要从一个方向返回母离子,从而导致电子动量分布表现出很强的不对称性.数值结果显示随着椭偏率的增大,Ar原子NSDI的产量逐渐减小,并且电子对在椭圆偏振激光场长轴方向上的关联电子动量分布,从主要位于第一和第三象限的正相关逐渐演变为主要位于第二和第四象限的反相关.通过对不同特征时间的统计分析表明,随着椭偏率的增大,旅行时间和返回电子的重碰撞能量逐渐减小,而延迟时间却增大,这是电子对关联特性发生变化的主要原因.此外,进一步分析发现,无论是“短轨迹”还是“长轨迹”,椭偏率的增大都会使两个电子由同向出射逐渐转变为反向出射,这表明椭偏率和旅行时间都影响着电子的出射方向.     

双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究新进展

超短激光脉冲的出现为人们研究原子分子内电子的超快动力学过程提供了重要的技术手段。强激光诱导原子分子的光电离过程是光诱导物理过程的基石,也是目前强场物理领域的前沿热点之一。本文重点综述了双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究进展。首先,介绍了研究强场分子电离动力学的半经典模型,给出了电离电子波包的相位和振幅分布。然后,介绍了利用双波长圆偏振光场测量H2分子和CO分子的电离动力学的研究,发现电离电子的振幅结构以及隧穿后电子受到的长程库仑势都会影响电子的动力学过程。此外,电子波包的相位结构也会包含在光电子的发射角中,这个初始相位编码了电子吸收光子而电离过程中的时域信息。最后,对新型阿秒钟在分子光电离过程中的应用进行了总结,并展望了未来复杂分子体系的应用前景。     

分子的取向和激光强度对非时序双电离的影响

利用半经典再散射模型,分别研究分子的取向平行和垂直于电场方向时反冲离子的动量分布、两电子的动量相关和隧穿电子的电离能分布.计算结果表明,分子的取向和激光强度对非时序双电离过程有重要的影响.