基于强激光场调控的关联电子动力学操控研究

正我校物理电子工程学院教师汤清彬博士2015年获批国家自然科学基金面上项目:基于强激光场调控的关联电子动力学操控研究,项目编号:61575169.超快超强激光脉冲技术的发展为研究光与物质相互作用提供了前所未有的实验条件,将光与物质相互作用的研究拓展到了一个新的层次.最近十几年来,强激光场驱动的多电子体系的     

原子在强激光场中的超阈值电离

在中心场理论的基础上,利用改进的KFR方法,考虑到残留离子势对末态光电子的影响,推导出了原子在强激光场中超阈值电离微分跃迁几率的解析表达式.利用该公式,对末态光电子的角分布进行了定性讨论.     

原子在强激光场中的超阈值电离

在中心场理论的基础上,利用改进的KRF方法,考虑到残留离子势对末态光电子的影响,推导出了原子在强激光场中超阈值电离微分跃迁几率的解析表达式。利用该公式,对末态光电子的角分布进行了定性讨论。     

强激光场氦原子非序列双电离过程中光子动量分配

本文研究了He原子非序列双电离过程中光子动量在电子和原子核间的分配问题.扩展三维半经典再散射模型使之同时包含原子核的运动,数值模拟计算原子体系的三维动力学并统计原子核与电子沿激光场传播方向的动量.结果表明,原子核与电子之间的质量差异导致电子波包向激光传播方向漂移的比核厉害,当电子靠近原子核附近而受到核的散射时,会将一部分动量传递给原子核.这种动量交换与氦原子的非序列双电离机制紧密相关:简单计算表明,序列电离机制(Sequential Double Ionization,SDI),回碰直接电离机制(Recollision Impact Ionization,RII)以及回碰激发再电离机制(RecollisionExcitation with Subsequent Ionization,RESI)会给出不同的电子动量.     

等电子原子模型与原子电离势

提出了等电子原子模型。计算和讨论了原子电离势及其变化规律。由此勿需引进其它概念即可了解元素周期性及电子分层。并提出了元素区的新的划分方式。     

垂直于→q平面几何条件下102ev电子碰撞He原子电离的动力学关联效应

考虑出射道三粒子之间的动力学屏蔽（DS）效应（简称DS3C模型）,用DS3C理论模型计算和分析了垂直于动量转移平面（即垂直于平面）几何条件下,入射能量为102eV电子碰撞He原子单电离的完全微分截面（FDCS）,将计算结果与绝对实验数据及3C、DWB1-CM、DWB2-CM等模型的理论数据进行了比较。结果表明：DS3C能够较好地定性描述垂直于平面的碰撞结果。说明入射电子能量较低时,对于非共面几何条件下的碰撞,出射道不仅要考虑核与电子、电子与电子间的相互作用,而且也不能忽略出射粒子间的动力学屏蔽效应。     

强激光场中涡旋电子的动力学过程

研究了携带固有轨道角动量的强涡旋电子在强激光中的动力学过程.利用相对论拉莫进动方程和自旋进动方程(T-BMT)方程,研究了涡旋电子的内禀轨道角动量和自旋角动量在啁啾激光场中的演化规律.由于啁啾激光脉冲的不对称性,初始静止的涡旋电子在啁啾脉冲的作用下获得了MeV的加速,并实现了自旋和固有轨道角动量的纵向旋转.因此,通过调控啁啾激光的啁啾参数可以获得具有任意角动量方向的相对论涡旋电子.此外,在FoldyWouthuysen表象中,强涡旋电子的运动受到类Stern-Gerlach力的显著影响,从而偏离散射平面.这一现象揭示了轨道角动量和电磁场的相互作用及其与电子动量之间的内在关联,并为控制相对论电子的运动提供了一种全新的手段.     

强激光场中线性多原子分子离子增强电离行为的研究

通过数值求解含时薛定谔方程,观察到强激光场中线性多原子分子离子的增强电离（ＥＩ）行为,研究了原子个数,激光频率和强度对增强电离的影响,计算结果表明,随着原子个数的增加,增强电离的趋势基本保持不变,只是电离峰向原子间距小的方向偏移;激光频率的增加,会使发生增强电离的关键键长变小,电离几率也减小;随着激光强度的增加,最大电离几率增加,当强度增加到一定值时,电离几率不再随着原子间距变化而变化。     

椭圆偏振强激光场中库仑散射对原子单电离的影响

文章采用隧穿电离半经典系综模型,研究了椭圆偏振强激光场中库仑散射对原子电离的影响。结果发现,库仑散射按能量可以分为低能散射和高能散射两种。低能散射对电子电离角分布不对称性有加强作用,原子电离能越小,这种加强作用越大,而高能散射对原子电离角分布不对称性影响很小。但是,高能散射造成了椭圆偏振光辐射下电子能谱中的平台结构,而低能散射对此平台结构的形成没有作用。另外,高能散射电子的动量分布与电子的初始隧穿位置密切相关。本论文的研究进一步揭示了电子在椭圆偏振场的再散射过程,这对于碰撞物理学发展和阿秒钟等高端测量仪器的研制都有非常重要的意义。     

超低有质动力势能场中原子强场双电离机制研究

利用三维经典系综模型,研究了超低有质动力势能场下碱土金属原子的强场双电离机制,并比较了较高有质动力势能场的情况.结果显示,较高有质动力势能场下,双电离过程仍然可以用三步再碰撞机制来解释.然而,超低有质动力势能场下,双电离过程显示出较新颖的特性,比如双电离产率随原子电离能的增大而增大,这很难用再碰撞机制来解释.反演分析两...     

一维原子模型在超强激光场的电离

利用最小二乘法和龙格－库塔方法求解含时薛定谔方程,研究了一维原子模型在超强激光场中的电离。计算所得电子电离几率随激光场周期的变化与由Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ方法得出的结果完全相同。由于避免了计算偶极矩阵元,使计算过程得以简化。而且,没有发生电子波包在边界上的反射。     

钾原子双光子电离光电子成像光谱分析

基于光电子角分布成像光谱技术的基本原理,以钾原子为例,在理论上讨论单光子共振双光子电离方法获得的光电子成像光谱.光电子空间角分布与电离过程中的干涉作用有关,最后分析干涉图与原子能态信息的关系.     

用伪谱方法计算强激光场中一维原子的高次谐波和电离几率

引入非线性空间变换,用伪谱方法求解了一维原子在强激光场中的薛定谔方程,计算了一维原子在强激光场中的高次谐波和电离几率,其结果与分裂算符法得到的结果符合得很好.     

强场中He原子回归谱

引入包含交换势的模型势, 利用包括实散射的闭合轨道理论和分区自洽迭代的计算方法, 研究了标度能量ε = −0.03, n≈40时三重态He原子在平行电磁场中的闭合轨道和光吸收的回归谱, 并与同种情况下的氢原子谱作了比较, 进一步证实了离子实对光吸收过程的重要作用. 为与实验比较, 还计算了标度能量ε = −2.7时, 同一模型势下三重态He原子在电场中的闭合轨道和回归谱, 与实验结果基本一致, 证明计算是正确的, 考虑交换势是必要的.     

强激光场原子电离过程中库仑势对光电子横向动量分布的影响研究

本文研究了强激光场原子电离过程中,库仑势对光电子横向动量分布的影响.通过深入考察强场物理过程的三步模型并且结合所研究问题的特点,使用一种新的简化强场轨道概念,发展了一个解析的(隐式)包含库仑效应的电子运动模型.进而使用此模型研究了光电子横向动量分布在库仑势和激光场联合作用下的演化.研究发现,横向动量分布在库仑势的作用下与初始高斯分布相比非常明显地变窄.深入研究解析(隐式)模型发现,库仑势的作用导致电子横向动量在一类特殊的电子轨道附近发生聚集,这对应隧穿电子的偏折函数(Deflection Function)中存在的一种鞍点结构,这种结构对应着最终电子横向动量分布上奇异结构的出现,即尖峰结构.从物理过程中来说,当隧穿电子返回原子核附近时,鞍点附近的轨道会受到原子核的吸引作用对其横向动量进行补偿使得其向鞍点对应值靠拢,因而最后在动量分布中形成尖峰结构.这里的研究将有助于对强场过程中库仑势的影响进行一定的操控.     

70.6eV电子入射电离氦原子的理论研究

在入射能为70.6eV,两个出射电子等能分享几何条件下,分别用3C模型和DS3C模型对散射平面内以及垂直平面内电子离化氦原子的三重微分散射截面进行了计算,并把计算结果与实验结果进行了比较,系统研究了各种效应对截面的贡献.结果表明:当散射角较小时,末态各种屏蔽效应对散射平面内和垂直平面内截面幅度以及角分布均存在较强影响;交换效应对截面的贡献始终是不可忽略的.     

电子碰撞电离氦原子的三重微分截面

在一级玻恩近似理论框架下,用分波法计算入射电子能量分别为634.59、604.59、400、250、150 eV的氦原子(e,2e)反应的三重微分截面(TDCS),并与实验结果进行比较.在入射电子能量为604.59、400、250 eV情况下,全扭曲波玻恩近似与实验较为符合;在入射电子能量为634.59 eV情况,其敲出电子能量40 eV条件下,考虑敲出电子库仑势的计算结果好于考虑敲出电子扭曲势的计算结果.在固定散射角情况下,Recoil峰的相对强度和Binary峰值位置随敲出电子能量变化的趋势,与文献(Ehrhatdt H,Hesselbacher K H,Jung K,et al.Collisional ionization of helium by 250 eV electrons:experiments with completely determined kinetics[J].J Phys B:At Opt Mol Phys,1972,5:2107-2116)中提到的变化趋势一致.     

北京大学“飞秒光物理与介观光学”研究群体在强场原子非序列双电离研究取得进展

<正>近日,北京大学"飞秒光物理与介观光学"研究群体刘运全研究员、龚旗煌教授与北京应用物理与计算数学研究所刘杰研究员和德国马克斯-普朗克核物理研究所Ullrich教授等合作,采用高功率飞秒激光和冷靶反冲离子动量谱仪装置,实验首次