《強雷射場中原子分子電離的量子和半經典模型研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由陳京擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：強雷射場中原子分子電離的量子和半經典模型研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳京
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原子、分子與超短超強雷射場相互作用是一個正在快速發展的研究領域，其研究有著十分重要的科學意義和套用價值。我們將數值計算和解析推演相結合，進一步發展量子S矩陣和半經典理論，研究原子和分子在強雷射場中的電離過程。我們將研究S矩陣理論中的規範選取問題，進一步發展和推廣已有的S矩陣理論，研究原子和分子的單電離和雙（多）電離過程中離子勢對電離過程的影響,研究離子的長程勢對光電子，特別是低能光電子能譜和角分布的影響；研究離子勢與電子的相互作用對雙電離過程中電子之間關聯的影響；研究分子雙電離過程中分子取向、核的運動對電離的影響。我們將進一步發展描述雙電離過程的半經典理論，與量子理論相結合，進一步考慮電子電離過程中的量子效應，研究原有半經典理論無法準確描述的氧分子等分子體系和較低場強下原子分子的雙電離過程。我們的研究將密切配合實驗，解釋並指導實驗，以促進對強場中原子分子行為的全面了解及套用。
結題摘要
我們對處理原子、分子與強雷射場相互作用的量子S矩陣理論和半經典模型進行了發展和推廣，對超短超強雷射場中原子分子的電離、解離和高次諧波產生等動力學過程進行了系統的研究。發現了紅外強雷射場中隧穿電離區域原子光電子能譜在1eV以下的普適低能峰狀結構，並通過理論分析揭示出低能光電子在原子庫倫勢上的多次再散射是形成這一結構的主要原因；利用考慮電離引起的原子基態的耗散克服了量子S矩陣理論中庫倫散射振幅發散帶來的困難，首次從量子理論上闡明了長程庫侖場在低能結構形成中的重要作用；研究了橢偏光場下的ATI能譜，結合S矩陣理論計算揭示了多次返回的長軌道在ATI過程中的重要作用；通過研究閾上電離過程中光電子能量分辨的角分布和橢圓偏振雷射場下的高次諧波產生過程顯示了“simpleman”模型對高能返回電子的失效，表明高能再散射電子的波包動力學也會受到離子庫侖場的顯著影響；研究了原子分子在近紅外和中紅外波長飛秒雷射場中的電離產量，發現氧分子相對氙原子表現出顯著的依賴於光強和波長的電離抑制，而只有考慮了分子雙核干涉效應的S矩陣理論能很好地重現實驗發現。澄清了在強雷射場中O2電離抑制現象背後的物理機制上長期以來存在的爭議；利用螢光首次給出了CO2分子低層軌道電離對分子取向的依賴關係，發現CO2的HOMO-1軌道電離對取向依賴的極大值與MO-ADK理論的計算不符，但與強場近似S矩陣理論的計算相符；研究了分子ATI能譜高能區域的類共振增強結構。S矩陣理論的分析表明類共振增強結構可以歸因於通道閉合效應，而且分子軌道波函式的結構對類共振增強結構是否出現起到了決定性的作用；利用半經典模型研究了第一個隧穿電子的初始縱向速度分布對非次序雙電離過程的影響；利用半經典模型研究了橢偏光場下原子非次序雙電離的動量關聯分布，分析揭示了離子庫侖勢在橢偏光場下非次序雙電離過程中的重要作用；發展非微擾量子電動力學理論研究了原子非次序雙電離過程中的碰撞激發電離(CEI)過程；利用S矩陣理論和半經典模型研究了氖原子非次序雙電離過程中的電子動量關聯分布。分析表明目前S矩陣理論忽略了離子勢的作用會使其在高場強下低估多次返回軌道的貢獻；用類維格納分布函式對少周期脈衝中的原子閾上電離過程進行了研究，直接顯示出了隨著雷射波長的增加，電離過程由多光子區域向隧穿區域的轉變。
