強(qiáng)激光中氬原子非序次雙電離對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的依賴關(guān)系.pdf

1、原子和分子在超短超強(qiáng)激光場(chǎng)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(xué)中基本的電子動(dòng)力學(xué)，尤其是兩個(gè)或多個(gè)電子電離涉及到電子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，電子與電子的相互作用在強(qiáng)場(chǎng)中起到重要作用。非序次雙電離理論機(jī)制引起了人們廣泛的關(guān)注，并對(duì)其進(jìn)行了大量的研究。根據(jù)再散射模型，一個(gè)電子在振蕩電場(chǎng)的最大值附近電離，隨后，當(dāng)場(chǎng)的方向反向時(shí)，電子被拉回母核并與母核發(fā)

2、生碰撞。當(dāng)返回電子能量足夠大時(shí)，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(chǎng)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(chǎng)中非序次雙電離對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的依賴關(guān)系。在半經(jīng)典模型中，我們利用Ammosov-Delone-Krainov(ADK)隧穿理論計(jì)算第一個(gè)電子從束縛態(tài)電離出來(lái)的幾率，將隧穿電子和束縛電子隨后在庫(kù)侖場(chǎng)和外加電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)近似看成經(jīng)

3、典運(yùn)動(dòng)，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(jì)算氬原子非序次雙電離在不同光強(qiáng)的線性極化激光場(chǎng)中的縱向關(guān)聯(lián)電子動(dòng)量譜，結(jié)果表明隨著光強(qiáng)的增加，兩出射電子動(dòng)量譜由反關(guān)聯(lián)性轉(zhuǎn)化到關(guān)聯(lián)性，電子分布區(qū)域由二、四象限占主導(dǎo)變?yōu)橐弧⑷笙拚贾鲗?dǎo)；進(jìn)一步由關(guān)聯(lián)電子動(dòng)量譜得到二價(jià)離子縱向動(dòng)量分布，與其它理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)量類似，我們所得的二價(jià)離子動(dòng)量分布隨著光強(qiáng)的增加也經(jīng)歷由單峰結(jié)構(gòu)到雙峰結(jié)構(gòu)的過(guò)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(shí)間的變化關(guān)系，根據(jù)兩電子碰撞時(shí)刻和電離時(shí)刻的時(shí)間間隔區(qū)分直接碰撞雙電離和碰撞激發(fā)雙電離，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)將時(shí)間間隔設(shè)為0.15T（T為激光周期）時(shí)較為合適。
　　本文重點(diǎn)研究氬原子在激光場(chǎng)中發(fā)生非次序雙電離過(guò)程中的雙激發(fā)態(tài)。近年來(lái)，Liu等人對(duì)氬原子在光強(qiáng)為7×1013W/cm2、波長(zhǎng)為795nm的線性極化激光場(chǎng)中的非序次雙電離進(jìn)行了三體符合測(cè)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(dòng)量分布，并利用準(zhǔn)經(jīng)典模型對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行擬合[Phys. Rev.Lett.112,013003(2014)]。Liu等人認(rèn)為，在如此低的場(chǎng)強(qiáng)下，激光場(chǎng)誘導(dǎo)的返回電子與母離子的碰撞會(huì)形成大量的雙激發(fā)態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)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(dǎo)氬原子在該光強(qiáng)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(duì)整個(gè)非次序雙電離的貢獻(xiàn)，

6、更未給出雙激發(fā)電子的次序雙電離對(duì)整個(gè)非次序雙電離的貢獻(xiàn)隨場(chǎng)強(qiáng)的依賴關(guān)系。本文利用半經(jīng)典模型對(duì)兩出射電子的能量軌跡進(jìn)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(fù)值的時(shí)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(shí)別非序次雙電離中來(lái)自雙激發(fā)態(tài)的貢獻(xiàn)。首先利用半經(jīng)典模型擬合Liu等人實(shí)驗(yàn)測(cè)量的side-by-side和back-to-back出射中快電子和慢電子的縱向動(dòng)量分布，并得到與實(shí)驗(yàn)測(cè)量和其它理論計(jì)算相吻合的結(jié)果。其次，提