原子强场超快电离动力学的实验研究

【摘要】超快激光技术的发展,使光与物质的相互作用进入全新的阶段。在超短强激光场中,原子分子表现出一系列新颖的超快动力学现象,如阈上电离、非顺序双电离、高次谐波辐射等。这些新现象为原子分子超快动力学成像、电子-电子关联效应等基础物理研究提供了新途径,并且为阿秒(1阿秒=10-18秒)脉冲光源制备提供了切实可行的方案。目前,人类已经可以对原子分子中的电子动力学过程进行阿秒时间量级的测量和控制,从而形成了一门新的学科：阿秒物理学。电离是原子分子在强激光场中的基本过程,是理解复杂原子分子超快现象的基础。在线偏振激光场中,强场电离研究己经取得了许多重要成果,新的实验现象不断被发现,新的物理机制相继被提出。而在椭圆偏振激光场中,由于非零横向电场的引入,原子分子的强场电离表现出更丰富的动力学特征,成为目前实验和理论研究的热点。在本论文中,我们实验研究了不同参数的激光场(如偏振状态、脉冲宽度、脉冲啁啾等)中原子的阂上电离和非顺序双电离。主要工作和创新性成果如下：1.氩、氪、氙等原子在椭圆偏振激光场中的高阶阈上电离。我们发现,随着椭偏率的增大,光电子能谱中平台部分不同区域的电子产量下降幅度不同。基于量子轨道理论的分析表明,平台结构随椭偏率变化的物理根源是电子再碰撞轨道对椭偏率的依赖。我们的研究表明,随着椭偏率的增大,多次返回再碰撞轨道在高阶阈上电离中占越来越重要的地位。2.氩原子在多周期和少周期椭圆偏振激光脉冲中的非顺序双电离。我们发现相比多周期脉冲,在少周期脉冲中二价离子产量与一价离子产量的比值随椭偏率下降更快。我们认为在少周期脉冲中多次返回再碰撞被抑制是导致实验现象的原因。基于再碰撞模型,我们研究了电子再碰撞轨道对椭偏率的依赖关系,发现这种依赖关系与隧穿电子的横向初始动量分布有关。3.椭圆偏振激光场中的原子隧穿电离。我们实验发现在Keldysh系数γ≈1时,原子的单电离产量随椭偏率单调下降,并且光强越低下降越剧烈。基于准静态近似的ADK理论和包含非绝热效应的散射矩阵理论都能够定性的重复实验现象。而定量来看,散射矩阵理论的模拟与实验符合更好。我们的研究表明在γ≈1时,非绝热效应在隧穿电离过程中扮演着重要角色。4.飞秒啁啾脉冲中氙原子的阈上电离。我们首次在实验上发现了Freeman共振精细结构对激光脉冲的啁啾有明显的依赖关系：在正啁啾脉冲中,共振结构的能量较高；而在负啁啾脉冲中,共振结构的能量较低。我们的研究支持了Freeman共振来源于一个多光子共振激发加随后电离的两步过程,而与共振激发并同时电离的一步过程相违背。
【作者】王传亮；
【导师】柳晓军；
【作者基本信息】中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所），原子分子物理，2014，博士
【关键词】阈上电离；非顺序双电离；椭圆偏振激光场；非绝热隧穿电离；啁啾激光脉冲；

【参考文献】
[1]韩健.壁纸印刷同步压花生产线系统设计[D].西安电子科技大学,控制工程,2012,硕士.
[2]曹星辰.由蛇纹石制备氧化镁晶须及δ-层状结晶二硅酸钠的工艺研究[D].合肥工业大学,化学工艺,2013,硕士.
[3]张俊峰.中药提取物熊果酸对急性髓细胞白血病细胞系Kasumi-1及Skno-1的抗白血病作用及其机制研究[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[4]朱长强.复发性抑郁大鼠模型PET脑功能成像研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,细胞生物学,2013,硕士.
[5]阿克俊.准零差平衡函数及其构作[D].苏州大学,应用数学,2014,硕士.
[6]秦宇.GPRS数据业务流量分析及其等效模型研究[D].北京交通大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[7]周浪.点支承网架分析的能量变分法[D].广西大学,固体力学,2004,硕士.
[8]阿里·阿里木江.双语教育情境下乌鲁木齐4-6岁维吾尔族儿童双语词汇发展研究[D].新疆师范大学,教育学原理,2014,硕士.
[9]谢燕婷.澳门初中一学生学业成绩与父母教养方式关系研究[D].华南师范大学,发展与教育心理学,2004,硕士.
[10]李新盛.基于熵理论的农超对接模式下果蔬供应链脆性研究[D].北京交通大学,2012.
[11]张建交.纳米氧化锌的水热合成及其气敏性能[D].哈尔滨理工大学,2014.
[12]张帆.水热沉淀法制备Ni-CaO/Al_2O_3复合催化剂及其在ReSER制氢上的应用[D].浙江大学,化学工艺,2013,硕士.
[13]孙法柏,高慧璇.环境法律政策内部整合理论探讨[J].时代法学,2014,04:34-42.
[14]张永铮,方滨兴,迟悦,云晓春.用于评估网络信息系统的风险传播模型[J].软件学报,2007,01:137-145.
[15]薛颖然.目的论视野下的英汉字幕翻译[D].湖南工业大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[16]陈永波.滑坡危险度区划研究[D].西南交通大学,2002.
[17]谭衢霖,徐潇,王浩宇,胡吉平.不同地貌类型区DEM空间内插算法精度评价[J].应用基础与工程科学学报,2014,01:139-149.
[18]李松原.3-PUU并联坐标测量机结构优化设计[D].合肥工业大学,仪器仪表工程（专业学位）,2014,硕士.
[19]王晗.跨境破产的冲突法问题研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[20]陈思.松花江吉林市段多环芳烃的时空分布、来源解析和生态风险[D].吉林大学,环境科学,2014,硕士.
[21]朱佩玲.探讨分化型甲状腺癌术后复发转移的监测指标及影响因素[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[22]张欢.网络用户偏好分析方法的研究[D].北京交通大学,2014.
[23]陈龙.基于共生理论的船舶产业集群协同技术创新模式研究[D].江苏科技大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[24]李娜.微波辅助过硫酸盐处理垃圾渗滤液研究[D].湖南大学,环境工程,2014,硕士.
[25]马梦竹.海南昌江黎族自治县王下乡洪水村的饮食人类学研究[D].广东技术师范学院,民族学,2014,硕士.
[26]高瑞胜.基于单目视觉的车道偏离预警系统的研究[D].杭州电子科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[27]张树文.《大型机组继电保护理论基础》评介[J].电机工程学报.1983(04)
[28]黄秋霞.学习迁移理论在高中自然地理教学中的应用[D].华中师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[29]武帅峰.中资银行海外扩张研究[D].西南财经大学,金融学,2014,博士.
[30]林燕.人工培养蛹虫草有效成分的研究及其害螨的化学防治[D].中国农业大学,农药学,2004,硕士.
[31]王昕.投影寻踪技术在区域森林资源差异性评价中的应用研究[D].北京林业大学,森林经理学,2003,硕士.
[32]王明智.西卓子煤矿建设安全管理方案设计研究[D].西北大学,高级工商管理（EMBA）（专业学位）,2014,硕士.
[33]郭院利.腰椎骨折椎弓根螺钉不同方式置入伤椎的有限元分析[D].吉林大学,生物医学工程,2013,硕士.
[34]董璇璇.利用激光产生气泡混合微层流的计算模型研究[D].浙江大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[35]占芳芳.数据挖掘在学生综合管理系统的应用研究[D].西安科技大学,计算机技术,2014,硕士.
[36]卢世闯.我国创业板IPO定价合理性的实证研究[D].陕西科技大学,会计学,2013,硕士.
[37]陈文娟.电视访谈节目中英汉话语标记语功能对比研究[D].鲁东大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[38]曹程.前列腺癌间歇性内分泌治疗的临床观察及影响耐受性因素分析[D].苏州大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[39]李黎.三回九转曲 打牌儿出野村[D].西安音乐学院,中国古代音乐史,2014,硕士.
[40]王敏刚.翻车机转子的有限元分析[D].燕山大学,机械工程,2012,硕士.
[41]刘太.继发性腘窝囊肿与膝骨性关节炎的相关性研究[D].云南中医学院,中医骨伤科学（专业学位）,2012,硕士.
[42]季文玉,罗华,杨国静.钢管活性粉末混凝土长柱轴压性能试验研究[J].中国铁道科学,2014,01:28-33.
[43]张浩,曹高萍,杨裕生.炭材料在铅酸电池中的应用[J].电源技术,2010,07:729-733.
[44]刘夫成.基于改进支持向量机的个人信用评估研究[D].江苏科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[45]殷悦.论我国刑事被害人国家救助制度的构建[D].华中师范大学,法律,2014,硕士.
[46]杨金花.片状纳米石墨和碳质中间相作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究[D].华东理工大学,化学工艺,2014,硕士.
[47]胡天惠.安坤种子丸对改善黄体功能不全性不孕症患者子宫内膜容受性的临床研究[D].甘肃中医学院,中医妇科学,2014,硕士.
[48]刘新玲.科技与低碳互动关系研究[D].渤海大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[49]张倩.基于ASP.NET的服装销售平台的设计与实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[50]肖涛.一比特压缩传感研究[D].天津理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.