強雷射場下多原子分子動力學過程的理論研究

《強雷射場下多原子分子動力學過程的理論研究》是依託吉林大學，由郭靜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：強雷射場下多原子分子動力學過程的理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭靜
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

超短強雷射與原子分子系統相互作用是強場物理中的前沿研究領域之一。本項目將理論研究強雷射場中多原子分子的動力學過程。首先，將強場近似理論用於研究強雷射場中三原子分子(如CS2, CO2, H2O)的動量譜、高次諧波和阿秒動力學，研究不同振動模式對三原子分子（如CO2,CS2, H2O）高次諧波和動量譜的影響，探索太赫茲場、非均勻場等雷射脈衝作用下分子高次諧波增強、阿秒脈衝產生及量子軌道控制；進一步研究更大分子系統(如C6H6)和雷射場相互作用下的高次諧波譜、電離閾值和分子成像，在此基礎上考慮傳播效應，以便更好的和實驗相比較。其次，基於三電子近似，採用辛算法研究線偏振和橢圓偏振場中三原子分子系統(如CS2, CO2, H2O)的電離動力學過程，計算其離子碎片產率、動量分布及角分布等，比較不同振動模式下三原子分子電離動力學的異同，並探索不同雷射參數對電離機制的影響以調控強場分子電離過程。

結題摘要

超短強雷射與原子分子系統相互作用是強場物理中的前沿研究領域之一。本項目將理論研究強雷射場中多原子分子的動力學過程。本項目將強場近似理論用於研究強雷射場中三原子分子(CS2, CO2, OCS)的動量譜、高次諧波和阿秒動力學，並研究了振動對高次諧波的影響；進一步研究更大分子系統(C3H6等)和雷射場相互作用下的電離動力學，探討了不同分子結構對雙電離的影響。基於雙電子近似，採用經典系綜方法和辛算法研究線偏振和橢圓偏振場中三原子分子系統(如CS2, CO2, OCS)的電離動力學過程，並研究了鍵長對非次序雙電離的影響。通過數值求解含時薛丁格方程和強場近似理論，研究強場下原子分子光電子動量譜，並用阿秒微擾電離理論解釋。此外，還研究核運動對分子高次諧波的影響和量子軌道控制，研究了傳播效應對諧波譜的影響並和實驗比較。進一步探索阿秒量級磁場的產生及套用以及雷射和固體相互作用，初步研究了極強光場下電子動力學。強場雙電離研究為我們進一步認識電子關聯在電離這一基本過程中所起的作用。提取光電子動量譜中包含電子散射相位等的相關原子分子結構信息，為人們在探測微觀物質結構及在高時空分辨下追蹤分子電子動力學過程等微觀探測方面提供了強有力的工具。對了解所發生物理現象的機制和解釋 相關光化學反應中的物理本質具有重要的指導意義，在未來的研究中具有廣闊的套用前景。阿秒脈衝的產生和套用的成果使得能夠研究電子自然時間尺度（阿秒）上的雷射-物質相互作用的非線性非微擾狀態下的電子動力學。由超快電子電流可產生阿秒磁場脈衝，為複雜分子系統中產生圓極化阿秒脈衝和超快磁場提供了指導原則，可用於超快磁光學的未來研究。