CWDVR譜方法及其在強(qiáng)場(chǎng)原子物理中的應(yīng)用.pdf

1、“數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)”方法是強(qiáng)場(chǎng)原子物理研究中非常重要的手段之一。如何對(duì)人們所關(guān)注的物理現(xiàn)象進(jìn)行更準(zhǔn)確，更高效地?cái)?shù)值模擬，是當(dāng)前強(qiáng)場(chǎng)原子物理和計(jì)算物理研究的重要內(nèi)容之一。本論文基于CWDVR(coulomb wave function discrete variablerepresentation)原理，開(kāi)發(fā)了一整套普適性強(qiáng)的強(qiáng)場(chǎng)原子物理大型數(shù)值模擬程序，可用于高效精確模擬真實(shí)原子在復(fù)雜外場(chǎng)（電場(chǎng)/磁場(chǎng)）中的三維量子動(dòng)力學(xué)行為。本論文重點(diǎn)解決

2、了如何精確描述庫(kù)侖奇點(diǎn)，以及如何大幅提高求解三維含時(shí)薛定諤方程計(jì)算效率的問(wèn)題。利用新發(fā)展的CWDVR譜方法，系統(tǒng)地研究了由強(qiáng)激光和原子相互作用產(chǎn)生的幾種典型的強(qiáng)場(chǎng)物理現(xiàn)象。此外，還研究了強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。具體內(nèi)容由以下四個(gè)部分組成:
　　第一部分是基礎(chǔ)理論建模。首先引入描述激光和原子相互作用長(zhǎng)度形式的含時(shí)薛定諤方程(TDSE);其次，簡(jiǎn)單地回顧當(dāng)前幾種數(shù)值求解TDSE常見(jiàn)的解法;最后，詳細(xì)介紹本論文發(fā)展的劈裂算符CWD

3、VR譜方法以及將其應(yīng)用于求解三維TDSE。該理論方案可以自然地描述庫(kù)侖奇點(diǎn)問(wèn)題，并且有較高的計(jì)算效率，為求解更高維多電子的TDSE奠定了基礎(chǔ)。此外，還從三維波函數(shù)在網(wǎng)格上表示的精度，多極矩陣元的計(jì)算等多個(gè)角度對(duì)理論方法和程序進(jìn)行了檢驗(yàn)。
　　第二部分內(nèi)容主要聚焦于光致電離的研究。首先，使用非微擾的波包演化方法計(jì)算了氫原子的單光子激發(fā)和電離過(guò)程，并和解析解進(jìn)行了比對(duì)。結(jié)果表明:本文的模擬結(jié)果和解析解吻合，在低能極限下該非微擾方法仍具

4、有很高的數(shù)值精度。其次，研究不同的激光場(chǎng)對(duì)氫原子電離速率的影響。和其它的高精度的理論結(jié)果的比較結(jié)果表明:該方法具有很高的計(jì)算效率，并且對(duì)所加的外場(chǎng)沒(méi)有特別限制，有很強(qiáng)的普適性。最后，系統(tǒng)考察庫(kù)侖奇點(diǎn)和短程勢(shì)以及不同的激光參數(shù)對(duì)低能區(qū)閾上電離(ATI)光電子能譜的影響。通過(guò)深入分析低能區(qū)ATI光電子能譜的共振峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度，解釋了這些共振峰的成因。
　　第三部分內(nèi)容主要利用CWDVR譜方法研究原子在激光輻照下的相干光輻射過(guò)程。首

5、先，定量地考察了不同的模型勢(shì)對(duì)數(shù)值模擬高次諧波(HHG)發(fā)射結(jié)果的影響。其次，從新的視角研究了相干疊加態(tài)的HHG發(fā)射。這些結(jié)果闡明了原子結(jié)構(gòu)和量子干涉對(duì)于相干疊加態(tài)HHG發(fā)射及其相干控制的影響。最后，從理論上研究如何采用雙色場(chǎng)制備單個(gè)亞50阿秒的超短孤立脈沖。數(shù)值模擬的結(jié)果表明:該相干調(diào)控方案允許兩束激光的強(qiáng)度和相位在較寬的范圍內(nèi)漲落，有利于實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)。
　　最后，基于CWDVR譜方法發(fā)展了一套簡(jiǎn)單、高效、易用的高精度理論法和計(jì)算