原子分子在強雷射作用下電離電子低能譜的理論研究

《原子分子在強雷射作用下電離電子低能譜的理論研究》是依託北京大學，由彭良友擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：原子分子在強雷射作用下電離電子低能譜的理論研究
• 依託單位：北京大學
• 項目負責人：彭良友
• 項目類別：面上項目

項目摘要

在超短強雷射脈衝作用下，原子分子會產生很多新奇的物理現象，例如閾上電離和高次諧波產生。這些現象在過去二十多年以來一直是原子分子光物理的研究前沿之一，人們不僅利用越來越尖端和精湛的實驗技術來發現新的物理現象，運用各種經典、半經典或者全量子的理論去解釋已有的實驗現象或預言新的物理；而且，人們還利用這些現象對原子分子的結構和動力學過程進行成像和控制，並利用高次諧波合成了有可能對電子運動進行跟蹤和操控的阿秒雷射。但是，在過去的絕大部分理論和實驗研究之中，無論是在單個飛秒雷射脈衝與原子分子相互作用時，還是在阿秒和飛秒脈衝的聯合作用下，人們都主要關注電離出來的中能和高能電子。在上述兩種情況下，最近兩年的一些初步的實驗和理論都在低能或者極低能區發現了很多出乎意料的新奇物理現象，這些新現象的物理本質及其潛在的套用還沒有弄清楚。本項目將利用經典、半經典和全量子理論等各種方法對它們展開詳盡而深入的理論研究。

結題摘要

在過去很長一段時間裡，強場物理的研究主要集中在中能或者高能電子，以及這些電子與母體離子複合後產生的中高能諧波輻射。在這個較大的能量範圍內，強場近似模型以及半經典的三步模型能夠用來很好的解釋所觀測到的實驗現象。另外， 阿秒物理的重要基石---阿秒條紋相機，也是主要研究高能電子在較弱紅外光作用下的條紋譜，可以用來表征光譜本身，以及原子分子內部很多超快動力學過程。但是， 對於能量較低的電子，因為庫倫勢和庫倫態的重要影響，一方面是強場近似類型的理論不再適用，另一方面，電子會與母體離子發生多次複雜的碰撞，或者電離或諧波輻射過程受到原子分子共振態的重要影響。因此，在過去4年中，本項目圍繞原子分子在光場作用下的低能電子的詳細研究，包括三個過程：在紅外雷射作用下的電離電子的低能譜，在紅外或中紅外雷射作用下的低階諧波輻射機制，以及低能區的原子分子阿秒條紋相機。在研究方法方面，我們主要發展基於第一性原理的精確數值求解含時薛丁格方程，同時發展半經典的方法以便對背後的物理機制進行挖掘。已經發表標註本基金號（11174016）的研究論文25篇，包括5篇Phys. Rev. Lett.，1篇Physics Reports長篇綜述。