強激光中氬原子非序次雙電離對場強的依賴關系.pdf

1、原子和分子在超短超強激光場下呈現(xiàn)很多非微擾電離現(xiàn)象，包括多光子電離、閾上電離、隧穿電離、高次諧波的產(chǎn)生和非序次雙電離等等。其中，原子的非序次雙電離揭示了原子和分子物理學中基本的電子動力學，尤其是兩個或多個電子電離涉及到電子關聯(lián)現(xiàn)象，電子與電子的相互作用在強場中起到重要作用。非序次雙電離理論機制引起了人們廣泛的關注，并對其進行了大量的研究。根據(jù)再散射模型，一個電子在振蕩電場的最大值附近電離，隨后，當場的方向反向時，電子被拉回母核并與母核發(fā)

2、生碰撞。當返回電子能量足夠大時，可以使束縛電子電離出去，即直接碰撞雙電離；返回電子也可以是束縛電子激發(fā)，被激發(fā)的電子隨后在激光場作用下發(fā)生隧穿電離，即碰撞激發(fā)雙電離。
　　本文用半經(jīng)典模型研究氬原子在線性極化激光場中非序次雙電離對場強的依賴關系。在半經(jīng)典模型中，我們利用Ammosov-Delone-Krainov(ADK)隧穿理論計算第一個電子從束縛態(tài)電離出來的幾率，將隧穿電子和束縛電子隨后在庫侖場和外加電場作用下的運動近似看成經(jīng)

3、典運動，用牛頓方程描述，最后根據(jù)兩電子的能量判斷是否發(fā)生雙電離。
　　本文計算氬原子非序次雙電離在不同光強的線性極化激光場中的縱向關聯(lián)電子動量譜，結果表明隨著光強的增加，兩出射電子動量譜由反關聯(lián)性轉化到關聯(lián)性，電子分布區(qū)域由二、四象限占主導變?yōu)橐?、三象限占主導；進一步由關聯(lián)電子動量譜得到二價離子縱向動量分布，與其它理論結果和實驗測量類似，我們所得的二價離子動量分布隨著光強的增加也經(jīng)歷由單峰結構到雙峰結構的過渡。此外，我們還利用半經(jīng)

4、典模型得到兩出射電子能量隨時間的變化關系，根據(jù)兩電子碰撞時刻和電離時刻的時間間隔區(qū)分直接碰撞雙電離和碰撞激發(fā)雙電離，通過與實驗測量結果比較，發(fā)現(xiàn)將時間間隔設為0.15T（T為激光周期）時較為合適。
　　本文重點研究氬原子在激光場中發(fā)生非次序雙電離過程中的雙激發(fā)態(tài)。近年來，Liu等人對氬原子在光強為7×1013W/cm2、波長為795nm的線性極化激光場中的非序次雙電離進行了三體符合測量，得到side-by-side和back-to

5、-back出射中快電子和慢電子的縱向動量分布，并利用準經(jīng)典模型對測量結果進行擬合[Phys. Rev.Lett.112,013003(2014)]。Liu等人認為，在如此低的場強下，激光場誘導的返回電子與母離子的碰撞會形成大量的雙激發(fā)態(tài)，進而導致雙激發(fā)電子的次序雙電離，并且這種雙激發(fā)電子的次序雙電離主導氬原子在該光強下的非次序雙電離。然而，Liu等人并未具體論證雙激發(fā)態(tài)的形成，也未定量描述雙激發(fā)電子的次序雙電離對整個非次序雙電離的貢獻，

6、更未給出雙激發(fā)電子的次序雙電離對整個非次序雙電離的貢獻隨場強的依賴關系。本文利用半經(jīng)典模型對兩出射電子的能量軌跡進行追蹤，定義兩電子在返回電子與母離子碰撞后保持能量均為負值的時間在3原子單位以上為雙激發(fā)態(tài)。根據(jù)該定義，可以識別非序次雙電離中來自雙激發(fā)態(tài)的貢獻。首先利用半經(jīng)典模型擬合Liu等人實驗測量的side-by-side和back-to-back出射中快電子和慢電子的縱向動量分布，并得到與實驗測量和其它理論計算相吻合的結果。其次，提