强激光场中原子电离的特性研究

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强场电离作为基本强场物理现象,几十年来一直被广泛关注。原子在强激光场中的电离在强场电离中占有重要位置,对原子强场电离特性的研究,不仅加深了人们对强场物理现象的认识,也能够帮助人们发现更多强场新奇现象。本文分别对原子在强激光场中的经典轨迹、光电子动量分布(PMDs)和光电子角分布(PADs)三个方面做了详细研究。发现了原子的电离特性受强激光场的载波包络相位(CEP)和脉冲周期影响,证明了强场电离对超短激光脉冲的依赖性。本文在三个方面的研究成果如下:首先,利用全经典轨道蒙特卡罗方法(CTMC)研究了氢原子在强激光场中的经典轨迹。研究发现线偏振激光场下氢原子电离轨迹明显受载波包络相位的影响,载波包络相位0φ=π时,光电子出射方向发生了反转。增加脉冲的作用周期数时,电离轨迹由于脉冲持续作用时间的延长也出现了光电子出射方向反转的情况。其次,研究了单模圆偏振激光场和双模圆偏振激光场下H-离子的光电子动量分布,展示了光电子动量分布与双模激光场载波包络相位的依赖关系。在单模圆偏振激光场中,H-离子光电子动量分布在各方向呈现完全对称性,并且各方向电离率数值相等。在双模圆偏振激光场中,H-离子光电子动量分布呈反演不对称性,但是呈现轴对称性,进一步改变双模激光场载波包络相位时,发现光电子动量分布最大值位置发生变化,变化方向受到了双模激光场电场包络分布方向的影响。最后,根据强激光场中的非微扰量子散射(GAC)理论研究了n-周期圆偏振激光场下氢原子的光电子角分布。研究发现单周期圆偏振激光场下光电子角分布是反演不对称的,出射方向不受光电子能量的影响,仅仅受载波包络相位的影响。随着外加脉冲周期数的增大,光电子角分布受载波包络相位的影响依然显著,但是其对光电子能量的依赖性也逐渐显现。直至12-周期激光脉冲下的光电子角分布呈现出近乎完全对称性,尤其是对于低能光电子其角分布对称性更为明显。说明了脉冲周期数的不断增加,n-周期圆偏振激光场趋近于无限单模平面波的作用,导致光电子角分布出现了对称现象。通过研究原子在强场下的电离经典轨迹、光电子动量分布和光电子角分布,获得了激光脉冲作用的相位特性,也进一步了解了氢原子的电离特性,为强场现象的研究提供重要基础。
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