一、原子在强激光场中的超阈值电离（论文文献综述）
倪爽[1]（2021）在《利用超短激光脉冲控制NaI分子定向的理论研究》文中提出分子定向和取向是分子反应动力学的重要研究课题之一。随着现代激光技术的发展,研究人员可以利用各种激光技术控制分子的定向和取向。本文利用含时量子波包理论方法,研究了利用超短激光脉冲控制NaI分子的定向动力学。提出了利用周期量级太赫兹脉冲和半周期太赫兹脉冲控制NaI分子定向的理论方案。主要研究工作如下:（1）提出了利用周期量级太赫兹脉冲控制NaI分子定向的方案。采用含时量子波包方法精确求解包括转动和振动自由度的含时Schrodinger方程。通过优化周期量级太赫兹脉冲参数,发现当电场强度E0=2.4×108W/cm2、中心频率ω=0.1THz、载波包络相位Φ=0时,可以得到最大的定向值为0.824。最大定向度的有效持续时间为6.14 ps。改变周期量级太赫兹脉冲的载波包络相位,可以有效地增强分子定向。当中心频率处于低频区域时,有更多的转动态被激发。选择合适的中心频率,可以获得较好的定向效果。另外,周期量级太赫兹脉冲的电场强度对分子定向度也有较大的影响。数值计算结果表明,采用该方案可以获得较高的分子定向度。（2）提出了利用半周期太赫兹脉冲控制NaI分子定向的理论方案。探讨了半周期太赫兹激光脉冲的载波包络相位对NaI分子定向的影响。当半周期太赫兹脉冲的载波包络相位Φ=0.53π时,激光脉冲结构呈现非对称性,计算得出的定向值为0.819。还研究了当载波包络相位分别为0和0.55π时,电场强度对NaI分子定向的影响。当电场强度E0=3.9×108V/cm时,在Φ=0和0.55π两种情况下均获得最大定向值。当Φ=0.55π和E0=3.9×108V/cm时,NaI分子最大定向度的有效持续时间达到24.71 ps。因此,利用半周期太赫兹脉冲控制NaI分子定向是一种有效的控制方案。
高伟[2]（2019）在《双原子分子光缔合与光解离动力学理论研究》文中认为由于激光场与分子的相互作用在物质结构探测、量子计算、受控化学反应、大气环境治理、国防军事建设等方面具有广泛的应用价值,因此,随着激光技术的发展,相关研究受到了越来越多的关注。激光场的强弱没有严格界限,一般根据分子与激光相互作用的程度,将激光场分为弱场（<1010 W/cm2）、中等强度场（1011～1013 W/cm2）、强场（1013～1015 W/cm2）、超强场（>1015 W/cm2）。因为在强场作用下,分子会产生很多新奇的非线性物理现象（比如多光子跃迁、超阈值电离、超阈值解离、高次谐波等）,同时电子运动与原子核运动会显示出较强的相关性,所以很多研究关注于分子与强场的相互作用过程。然而,相对较少研究关注于中等场强下,分子是否也会产生类似的非线性现象。本文针对这一问题,基于含时量子波包方法,研究了几个基元双原子分子在中等场强下的光缔合与光解离动力学过程;发现当体系处于合适的初始态时（如特定的碰撞动量或初始振动态）,仍然可以在中等场强下观测到较明显的多光子跃迁、超阈值解离等非线性现象。这对于丰富分子与外场相互作用的基本理论和实现激光操控分子量子态等方面的研究有重要的意义。论文主要研究工作概括如下:（1）以HX（X=F,Cl,I）体系为例,研究了不同体系光缔合反应的态选择性。在不同初始碰撞动量下,比较了三个体系的最优光缔合几率以及多光子跃迁几率。结果表明,三个体系中,HF的光缔合几率最大且最容易发生多光子跃迁过程。此外,HCl、HI体系的初始连续态与目标振动态的耦合积分与体系光缔合几率具有相同的变化趋势,可以用来预估光缔合几率的大小;而HF体系存在较强的多光子跃迁几率,导致该耦合积分与光缔合几率变化趋势相反。（2）以HD+体系为例,研究了分子电子态非绝热耦合对体系定态振动波函数的影响。计算发现,在绝热表象下,尽管电子激发态势能是排斥态的形状,但是在核间距R=0.0-5.0 a.u.范围内,电子基态与激发态存在较强的非绝热耦合,因而,体系振动态波函数同时包含电子基态和激发态两种组份。振动波函数的电子激发态组份可以近似表示为基电子态振动波函数的叠加。（3）研究了HD+体系在中等场强下的超阈值解离过程。分别计算了初始振动态为v= 10、光场强度为I=1012 W/cm2和初始振动态为v=0、光场强度为I=5 × 1012 W/cm2条件下的解离碎片时间飞行谱,与实验报道值吻合较好;在中等场强下,详细计算了体系处于不同初始振动态（v=0～15）的解离碎片动能分布谱,发现如果选取初始振动态为v=6,那么在中等场强下也可以观测到该体系显着的超阈值解离信号。（4）以HD+体系为例,研究了一阶动力学斯塔克效应和分子内禀非绝热耦合效应对解离信号的影响。动力学计算表明,一阶动力学斯塔克效应会导致两个光缀饰电子态势能曲线在核间距R=10 a.u.附近相交,从而形成一个新的波包转移通道。此外,选取合适的激光强度和脉冲持续时间后,一阶动力学斯塔克效应可以增大两个电子态势能曲线在核间距R=12 a.u.附近（内禀非绝热耦合区域）的能量差,从而抑制解离波包通过内禀非绝热耦合在两个电子态上发生交换。
张军[3]（2018）在《强激光场中高次谐波连续谱发射及光谱红移的理论研究》文中研究表明随着科学技术的进步,激光与原子分子相互作用的研究引起了人们的重视。其中,高次谐波发射的研究吸引了国内外广大学者的关注。高次谐波发射是一个包含着量子效应的非线性过程,为了理解高次谐波的发射过程,1993年Corkum提出了半经典三步模型。第一步即所谓的电离过程,初始电子处于基态,当库仑势被抑制时电子可能发生隧穿电离或者多光子电离进而进入到连续态;第二步,被电离的电子可以看成是准自由电子,仅受到激光场的作用,其运动过程满足牛顿方程。第三步,当激光场改变方向时一部分电子越跑越远无法回到核附近,另外一部分电子将回到核周围与核发生重碰撞。高次谐波理论有广泛的应用范围,例如产生相干阿秒脉冲和探测超快动力学。同时,高次谐波的产生使纳米结构的相干成像具有接近衍射极限的空间分辨率,并以前所未有的时间分辨率探测原子、分子、固体和等离子体的超快动力学。本文研究了高次谐波连续谱发射及高次谐波的光谱红移,内容概括如下:（1）采用非玻恩-奥本海默近似理论,在激光脉冲为3fs、800nm,作用时间为6个脉冲周期条件下,讨论高次谐波的发射及空间分布。通过空间分布可以判断出分子轴上的每一坐标点对高次谐波发射的贡献,并且谐波谱的空间分布表明了在原点及平衡核间距位置对谐波发射的贡献很弱。在此基础上,利用中红外激光脉冲和太赫兹场的叠加场,实现了H2+分子高次谐波发射的空间分布的不对称性。本文利用太赫兹脉冲来操纵电子的运动,数值结果表明当加入太赫兹场之后,电子与负z轴方向的核复合所产生的高次谐波的截止阶次被延展,与正z轴方向的核复合所产生的高次谐波的截止阶次被缩短。同时,通过控制双色场下的时间延迟来控制高次谐波的空间分布。当时间延迟为0 fs（1.34 fs）时,电子与沿着负（正）z轴方向的核复合形成了一个光滑的连续谱。并在时间延迟为1.34 fs时,合成了脉冲持续时间为99 as的孤立阿秒脉冲。（2）本文研究了不对称分子HeH2+在啁啾激光和单级脉冲的组合场下的高次谐波发射。考虑将载波包络相位为0时的啁啾激光场叠加一个单级脉冲,以及载波包络相位为π时叠加一个反方向的单级脉冲,在这两种不同的激光场下,分别论述多通道分子高次谐波发射的机制。与此同时,还研究了不对称双原子分子HeH2+的高次谐波发射的空间分布。谐波谱的空间分布表明两个核的几何中心附近（z=1.17 a.u.）以及H原子的平衡核间距位置（z=3.11 a.u.）对谐波发射几乎没有贡献。我们验证了在少周期激光脉冲作用下,载波包络相位对高次谐波发射空间分布的影响。结果表明电子与He核复合所产生的谐波强度在φ=0.25π时最强,φ=0.75π时最弱。随时间演化的电子几率密度分布给出了高次谐波的发射过程。利用不对称分子HeH2+两个核分别对应的时频分析进一步解释了其潜在的物理机制。（3）本文对中红外激光脉冲、中红外激光脉冲与太赫兹场的叠加场下H2+分子高次谐波的双中心干涉现象进行了理论研究。将含时偶极加速度分成两部分,分别研究了沿着正z轴和负z轴方向的核对高次谐波发射的贡献,并验证了谐波最小值对应的阶次。通过计算谐波的发射时间,结果表明叠加太赫兹场之后短轨道在60阶次左右的谐波强度要强于仅在中红外激光脉冲作用下时该位置的强度,进一步验证有效的抑制了谐波发射的干涉最小值。（4）研究了H2+分子及其同位素分子在不同初始振动态下的高次谐波发射情况。通过数值求解非玻恩-奥本海默近似下的含时薛定谔方程,研究了在梯形激光脉冲作用下H2+分子及其同位素分子高次谐波发射谱的频率移动。对于H2+分子,当逐渐增加初始振动态时,谐波频率发生了从红移到蓝移的转化。我们同时研究了初始振动态v（28）0时,H2+分子谐波谱随核间距R的变化。结果表明谐波谱随着核间距R的增加而逐渐发生频率移动,这就意味着质量较大的同位素分子由于其核运动较慢,从而更难发生谐波频率移动。为了验证这一点,我们研究了H2+分子的同位素分子。对于同位素D2+,T2+分子,其谐波频率随振动态变化的趋势与H2+分子相同,但不如H2+分子的情况明显。然而,对于质量足够大的同位素X2+分子,当振动态从v（28）0增加到v（28）8时,只观察到了奇数阶次谐波,并没有发生频率移动。
苏高世[4]（2018）在《基于电子动态调控的超快激光微纳加工多尺度理论研究》文中研究说明超快激光微纳加工技术是当前先进加工领域的前沿热点技术。其无接触、无污染的加工方式及高精度、高质量的加工效果为微纳加工提供了一种全新的革命性技术。超快激光的脉冲持续时间极短、瞬时功率极高,与连续激光或者长脉冲激光的加工机理完全不同,可以实现微米或者纳米级精度制造及全材料加工,可以用于加工MEMS设备、智能机器人、纳米芯片、材料功能性表面等等。超快激光脉冲宽度（<1ps）比电子-晶格弛豫时间（百皮秒量级）小大约两个数量级,在晶格升温以前激光能量的沉积过程已经结束,电子系统和晶格系统处于强烈的非平衡态。因此,超快激光的加工过程,包括材料的相变和最后的加工结果,均由激光与电子的相互作用过程决定。根据上述科学思路,所在课题组提出了基于电子动态调控的超快激光制造新方法:由于超快激光具有超高功率和超短脉宽的特点,我们可以通过在空间或者时间上调控超快激光的脉冲能量分布,调控材料的电子激发过程,以调控材料瞬时电子动态（例如电子的密度及激发态分布等）,从而调控材料的局部瞬时性质,例如电学性质、光学性质等,进而调控其相变过程,最终实现高质量、高精度的目标制造新方法。本文基于上述研究思想,开展了基于电子动态调控的超快激光与材料相互作用的多尺度理论研究。本文主要研究内容包括:建立了超快激光与材料相互作用的多尺度理论模型,可实现对电子激发、激光能量传输、等离子体喷发等过程的跨尺度描述,能够较全面地揭示超快激光微纳加工过程,为其向更极端方向发展提供理论基础。运用含时密度泛函理论研究了超快飞秒激光对三种不同结构的单原子碳链的激发过程及超快飞秒激光对单层黑磷烯介电性质的超快调控,理论上阐明电子动态调控的可行性;运用辐射流体力学模型研究了超快激光辐照金属薄膜的过程,实现了对超快激光与材料相互相作用过程的多尺度描述,同时相关结果可为实验加工提供理论指导。本文主要创新成果如下:1.揭示了有限体系中超快激光的非线性电子激发过程。对于氢原子钝化的单原子碳链,强度为1012W/cm2飞秒激光激发的极化电流的行为可以分为两类:激光波长为600nm和400nm时,激发的极化电流为可逆电流;激光波长为200nm时,极化电流出现了类似“双脉冲”的特征,同时,激发的极化电流的频率也无法与激光场很好的符合,电流振幅减小了大约一个数量级。这是由于飞秒激光辐照使得Pi键断裂,导致激发的极化电流突然降低。另外,我们发现单原子碳链长度的增加对激发的极化电流有明显的促进作用。而由于化学键结构的不同,相对于偶数型碳链,奇数型碳链中激发的极化电流相对较大（约为8%）。2.通过调节飞秒激光的强度可以实现对周期性单原子碳链电导的瞬态调节。对于飞秒辐照周期性单原子碳链,我们发现了周期性单原子碳链对飞秒激光存在电子激发和瓦解的“双阈值”现象。同时,周期性单原子碳链对于不同波长的飞秒激光,极化电流呈现出不同的响应。特别地,当飞秒激光波长为200nm,单原子碳链中出现类等离子体振荡。而且这种振荡与飞秒激光电场形成共振,促进激光能量在单原子碳链中的沉积。3.理论上验证飞秒激光对材料介电性质超快调控的可行性,为电子动态调控在超快激光微纳加工中的应用提供了理论基础。研究发现飞秒激光脉冲通过非线性电离在单层黑磷烯中激发出电子-空穴,并引起如下介电响应:介电函数实部在低频区呈现下降趋势,介电函数虚部出现新的“准激子”吸收峰。当飞秒激光强度为1011W/cm2时,由于飞秒激光辐照引起的能级飘移和新形成的未满带造成单层黑磷烯的介电函数出现了新的吸收峰（2.8e V）。当改变激光极化方向时,Y方向极化飞秒激光吸收更多的激光能量,进而激发出更多电子-空穴对,进而引起了更强烈的介电响应。对于不同波长的飞秒激光脉冲光,具有较高能量的光子能够将黑磷烯的价带电子从更低能级激发至导带,从而导致较高频率的介电响应。4.提出了一种基于Drude-Sommerfeld模型在宽温度区域准确求解电子碰撞频率的半经验的参数拟合方法,实现了不同金属中激光能量沉积的准确计算。随后运用包含修改的Drude-Sommerfeld模型的辐射流体力学模型研究了飞秒激光辐照金属薄膜的过程,实现了对金属薄膜表面瞬态性质及动力演化的准确描述,并推导出了在特定条件下电子温度最大值与飞秒激光强度的关系,对实验加工有一定的指导意义。研究了飞秒激光辐照后金属Al薄膜内的电子-离子弛豫过程及能量传递过程。分析了飞秒激光辐照后金属Al薄膜的动力学变化,预测了其内部冲击波形成过程。
马玲[5]（2018）在《超短激光脉冲调控双原子分子定向的理论研究》文中研究说明分子反应动力学（Molecular Reaction Dynamics）又称微观反应动力学,是一门基于原子和分子的微观性质,进而分析分子间的运动与相互作用、深刻认识化学反应的本质和规律的学科。分子反应动力学应用现代物理化学的先进分析方法,在原子、分子的层面上研究不同状态和不同分子体系中单分子的基元化学反应的反应过程、动态结构和反应机理等。根据量子力学理论知识,我们知道光通过电偶极距、磁偶极矩、电多极矩、磁多极距、精细结构、超精细结构、极化与磁化、Stark效应、Zeeman效应等与原子和分子发生相互作用。而本学位论文主要采用二维含时量子波包理论方法,我们从理论上研究了在超短激光脉冲的作用下（只考虑激光场与电偶极距的相互作用）极性双原子分子的定向动力学过程。主要工作包括以下两个方面:以LiH分子为研究对象,提出了利用周期量级相位跃变脉冲（FCPJP）及周期量级相位跃变脉冲链（FCPJPs）来控制极性LiH分子定向的理论方案。（1）首先,我们提出了采用FCPJP来控制极性LiH分子定向效果的理论方案。通过精确求解包括转动自由度和振动自由度的含时薛定谔方程,然后详细讨论FCPJP的两个参数—跃变相位和外场脉冲的峰值强度对定向效果的影响。与太赫兹周期量级激光脉冲相比,利用FCPJP,我们可以观察到更多的振转态布居被激发,导致分子定向效果的明显提高。我们通过改变FCPJP的激光参数,获得的最大定向值高达0.860。同时也讨论了温度对极性LiH分子定向效果的影响,计算结果表明了在温度较低的情况下,我们提出的理论方案可以非常有效地控制极性LiH分子的定向。（2）其次,在（1）的基础上,我们进一步提出了采用FCPJPs来实现LiH分子定向的理论方案。在这里,我们先分别计算了三个一样的FCPJP在跃变相位?（28）0和?（28）?/5时的分子定向,然后我们比较了FCPJP在跃变相位?（28）0时脉冲链个数分别为1,3,6下分子定向效果和FCPJP在跃变相位?（28）5?/4时脉冲链个数分别为1,3,6下分子定向效果的差别。最后,我们计算了不同跃变相位下取得最大定向度时对应的最优脉冲数目。结果表明通过合理调节激光脉冲的相关参数,我们可以得到相对比较满意的计算结果,也可以对实验进行很好的解释。
张小苗[6]（2017）在《采用超快激光场调控分子场后定向和多光子电离动力学》文中提出分子反应动力学是从微观层面对化学反应的动力学规律进行研究,并对其微观机理进行揭示的学科。实验上,激光技术的发展十分迅速,已经有越来越多的超快超强脉冲被用来控制光化学反应。在理论上对超快超强脉冲与原子、分子的相互作用进行研究具有非常重要的意义。双原子分子的场后定向和多光子电离一直是分子反应动力学中热门的研究课题。超短超强激光脉冲技术的快速发展推动了分子定向和光电离动力学的研究。研究人员提出了多种控制分子定向和光电离动力学过程的实验或理论方案。最近几年,分子定向和取向对光电离动力学的影响激发了研究人员的兴趣。本论文的主要工作概括如下:（1）首先,我们采用密度矩阵理论研究了刚性转子近似下双原子分子的场后定向。以CO分子为研究对象,提出了使用一束单周期的太赫兹脉冲链控制分子场后定向的理论方案。通过求解多能级布洛赫模型下的量子刘维尔方程,能够得到不同时刻的密度矩阵元,从而计算出随时间演化的分子场后定向。计算结果表明,脉冲链的使用能够有效地提高分子的场后定向。我们控制激光场强在[0.1,10.1]MV/cm范围内,脉冲链的脉冲数目在[1,20]范围内,研究了激光脉冲的场强和脉冲链的脉冲数目对分子定向度的影响。此外,我们还计算了不同激光场强条件下取得最大定向度时对应的最优脉冲数目。（2）其次,我们采用含时量子波包方法研究了双原子分子的定向和光电离动力学。我们以LiH分子为例,先使用一束单周期太赫兹脉冲对LiH分子进行预定向,再由时间延迟的飞秒泵浦-探测脉冲实现分子的激发和电离,研究了分子的预定向对共振增强多光子电离的影响。通过求解体系的含时薛定谔方程,我们能够得到体系波函数随时间的演化。我们主要关注分子的预定向对多光子电离的电离几率、能量和角分辨的光电子谱,以及光电子角分布的影响。通过模拟不同预定向度分子的激发和电离,我们发现电离几率和能量分辨的光电子谱的峰值强度会受到分子定向度的影响;角分辨的光电子谱与分子基态波函数的角分布密切相关;改变单周期太赫兹脉冲和飞秒泵浦脉冲之间的延迟时间可以控制光电子角分布。
罗晓琳,王峰,薛模根,韩裕生,葛传文,张瑾,赵瑞娟[7]（2013）在《纳秒光场下原子团簇产生高离化Kr离子的激光波长效应》文中认为利用不同波长和光强的纳秒激光,对Kr原子团簇进行了激光电离的飞行时间质谱研究,观察到Kr高价离子价态显着地依赖于激光波长,当分别用波长为1064,532,355和266nm的激光照射Kr原子团簇时,可分辨的离子最高价态分别为+17,+11,+4和+2价;然而离子价态与激光功率密度的依赖关系并不明显。实验结果支持"多光子电离-逆轫致吸收加热-电子碰撞电离"三步电离模型,表明电子碰撞电离是高价离子产生的主要途径。
苏千臻[8]（2013）在《小分子在飞秒激光场中超阈值解离和双原子光缔合动力学研究》文中进行了进一步梳理利用激光技术控制分子的超阈值光解离和原子的光缔合反应已经成为人们目前关注的焦点。采用二维量子波包方法,可以准确地描述双体量子系统中各个力学量随时间的变化规律。本论文在理论上研究了双原子分子离子的超阈值解离和双原子的光缔合反应的动力学过程。主要工作概括如下：（1）采用飞秒强激光场控制三能态HCl+的超阈值解离反应。我们发现,在考虑激发态耦合与否的两种跃迁模型中,激光场参数对解离通道产物分支比有不同程度的影响。在激发态跃迁禁止的情况下,当激光脉冲的半高全宽较小时,激光与分子永久偶极矩之间的相互作用在布居转移中起主导作用,这使得光碎片在（2）2Ⅱ通道中的产率大于在（3）2Ⅱ通道的产率。当激光场半高全宽增加时,激光脉冲的面积趋近于零,永久偶极矩的作用也随之减弱,这时激光与分子跃迁偶极矩之间的相互作用会相应地增强。这样在（2）2Ⅱ通道解离产物分支比被抑制的同时,增加了（3）2Ⅱ通道光碎片的产率。当考虑激发态之间存在跃迁耦合时,超阈值解离的过程会变得复杂。然而,通过调节激光场参数,我们依然可以有效地控制解离通道的产物分支比,以及解离碎片的能量角分布。另外,激光场频率失谐也在一定程度上影响着解离产物分支比。（2）我们研究了采用激光脉冲链来控制分子超闽值解离过程中的产物分支比。以HD+离子为例,在飞秒脉冲链的作用下,利用动量空间中渐进流的概念,我们研究了解离碎片的能量分布。数值计算表明,脉冲链所包含脉冲个数对1sσg和2pσu通道的产物分支比影响较大。同时,随着脉冲个数的增加,解离产物的能量谱峰值会向着低能区域方向移动。在脉冲个数取1、3和6的情况下,光碎片的动能分布在y轴上的投影会逐渐变窄。不仅如此,当激光场总的延迟时间减小后,解离产物能量谱中峰的数目会减少,绝热过程中所产生的振荡结构也随之减弱。（3）我们从理论上研究了分子解离的逆过程—光缔合反应。通过使用一束飞秒脉冲激光,我们在NaH分子中实现了单光子和双光子缔合过程。在单光子缔合过程中,通过优化激光场参数,可以将缔合几率控制到0.148左右,并能控制光缔合分子的振转选态。根据跃迁选择定则,束缚态布居大多处于奇角量子数能级上。在增加激光场波长后,双光子缔合与单光子缔合将同时出现。这使得在较低光场强度下,依然可以获得到较高的光缔合几率。同时,随着光缔合通道的增多,布居转移中会出现△J=土2的跃迁过程。这样,在偶角量子数能级上也将产生稳定的分子布居。
于杰[9]（2012）在《超快激光场中双原子分子的定向和超阈值电离动力学理论研究》文中研究指明本学位论文采用含时量子波包方法,从理论上研究了超短激光脉冲场中双原子分子的定向和超阈值电离动力学过程。主要工作包括以下几个方面：首先,我们以LiH原子为研究对象,提出了三种利用激光场自身特性或激光场的组合来控制分子场后定向的理论方案。它们是：（1）提出了利用三个完全相同的半周期太赫兹激光脉冲链来控制分子场后定向的理论方案。同单个半周期太赫兹脉冲的结果相比,利用三个相同的半周期太赫兹脉冲能激发更多的振转布居跃迁,明显增强分子定向。通过合理调整场强幅值、脉冲之间的延迟时间等激光场参数,可以获得最大定向度为0.798的分子场后定向。（2）提出了在一束调制的双色激光脉冲之后,再加上一束半周期太赫兹脉冲来增强分子定向的理论方案。在本方案中,半周期太赫兹脉冲用来定向分子,调制的双色激光脉冲则用于控制分子的振转激发和提高分子的定向度。我们详细讨论了调制双色激光场的包络相位Φ和包络周期Tp对目标态布居以及定向效果的影响。结果表明：通过改变双色调制激光场的参数,可以有效控制目标态的布居,并且能够明显增强分子的定向。此外,我们还讨论了温度对定向的影响。结果显示本方案在温度小于50K的条件下依然有效。（3）提出了一个获得高效、长寿命的分子场后定向的理论控制方案。我们将两束有合适延迟时间的双色调制周期量级太赫兹脉冲叠加成一个激光场来控制分子场后定向。分别研究了调制周期量级太赫兹脉冲的总包络周期、中心频率以及包络相位对分子定向度以及定向持续时间的影响。同时也讨论了温度的影响。结果表明：通过合理调节这些激光场参数,可以兼顾分子的定向度与持续时间,得到定向度比较高,持续时间比较长的长寿命分子场后定向。计算中所用到的激光场参数都是目前实验室能够获得的,所以本方案为实验上获得长寿命的分子场后定向提供了一个新思路。此外,我们还以NaK分子为研究对象,研究了周期量级激光场中极性分子的超阈值电离过程。通过计算分子的左、右超阈值电离谱,我们发现：左右超阈值电离谱是不对称的,并且这种不对称性强烈依赖于分子的定向以及激光场的载波包络相位。通过改变分子的初始转动态,我们还分别计算了J=3、5和7时的左、右超阈值电离谱和激发态布居分布,揭示转动温度对超阈值电离谱的左右不对称性的影响。
李伟[10]（2012）在《原子在啁啾激光场中产生高次谐波及阿秒脉冲的研究》文中指出阿秒脉冲（1as=10-18s）技术的发展是超快光学领域一个重要的成就，它的出现不仅极大地促进了光谱学和时间分辨测量学的发展，而且实现了人们在原子分子尺度进行实时观测、操纵和追踪电子超快动力学行为的梦想。在过去的十年中，科学家们一直在努力地寻求着产生更短阿秒脉冲的技术和方法。由于高次谐波的频谱范围可延伸到软X射线的区域，并且在截断位置附近有超连续性的优点，所以它成为了当前实验和理论研究中产生阿秒脉冲的首选光源。当前实验室中主要是利用惰性气体在强激光场中的高次谐波来产生阿秒脉冲，具体方法有：偏振门技术、电离门技术、两色门技术。在理论研究中主要是利用激光场驱动单原子产生高次谐波，通过选择合适的激光场来优化高次谐波的产生，从而获得单个阿秒脉冲，其方法是用数值方法求解激光场中原子的含时薛定谔方程。近年来，人们更加热衷于对强激光与分子相互作用的研究，这是因为强激光与分子的相互作用过程中不仅会出现和原子体系同样的现象，而且会出现一些更为复杂、有趣的物理过程。如分子键的软化、硬化、断裂，分子的解离以及库伦爆炸等现象。同样，理论上对这些现象的研究主要还是数值求解分子体系在强激光场中的含时薛定谔方程。本文的具体工作分为以下两部分：第一，本文采用分裂算符方法，数值求解了原子在强激光场中的含时薛定谔方程。研究了一维模型氦原子在波长800nm，脉冲宽度5fs的啁啾激光和半周期脉冲形成的组合场中产生的高次谐波，发现高次谐波谱的截止位置能量可达I p+21.6Up。对平台区域一定阶次不同范围的谐波谱叠加，都可以得到单个阿秒脉冲，最短可达37as。并利用经典分析与量子时频分析对高次谐波的发射特性进行了研究。第二，基于我们即将开展有关强激光与分子相互作用的工作，在第四章我们利用B样条函数展开方法数值求解了氢原子和氢分子离子的定态薛定谔方程，分别计算了这两种体系的能级和波函数，研究表明，若在氢分子离子核的位置布置几重B样条函数的节点，不仅省机时，而且对不同的核间距所得的能级值都能达到很高的精度。
二、原子在强激光场中的超阈值电离（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、原子在强激光场中的超阈值电离（论文提纲范文）
（1）利用超短激光脉冲控制NaI分子定向的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 2 基本理论方法 |
| 2.1 含时量子波包理论 |
| 2.1.1 波包 |
| 2.1.2 波包的制备 |
| 2.2 玻恩-奥本海默近似 |
| 2.3 波包的时间演化 |
| 2.4 分子的定向和取向 |
| 2.4.1 场中分子的定向 |
| 2.4.2 场后分子的定向 |
| 2.5 分子定向和取向的研究方法 |
| 2.5.1 量子波包方法精确计算分子定向 |
| 2.5.2 刚性转子近似模型计算分子定向 |
| 2.5.3 冲量近似模型计算分子定向 |
| 3 利用周期量级太赫兹激光脉冲控制分子定向 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 理论计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 利用半周期太赫兹激光脉冲控制分子定向 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 理论计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）双原子分子光缔合与光解离动力学理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 2 理论方法 |
| 2.1 含时量子波包理论 |
| 2.1.1 绝热表象 |
| 2.1.2 绝热近似和玻恩-奥本海默近似 |
| 2.1.3 偶极近似 |
| 2.1.4 求解初始波函数 |
| 2.1.5 波包的含时演化 |
| 2.1.6 绝热—非绝热转换 |
| 2.2 其他相关理论 |
| 2.2.1 旋转波近似 |
| 2.2.2 时间飞行谱技术 |
| 3 H+X(X=F、Cl、I)光缔合动力学 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 小结 |
| 4 非Born-Oppenheimer近似下的HD~+体系振动波函数 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 小结 |
| 5 中等场强下HD~+体系的超阈值解离 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 小结 |
| 6 动力学斯塔克效应对光解离的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）强激光场中高次谐波连续谱发射及光谱红移的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 强激光场与原子分子相互作用 |
| 1.2 强激光场中的电离机制 |
| 1.2.1 多光子电离 |
| 1.2.2 阈上电离 |
| 1.2.3 隧穿电离 |
| 1.2.4 越垒电离 |
| 1.3 气体高次谐波 |
| 1.3.1 气体高次谐波产生的物理机制 |
| 1.3.2 高次谐波的研究进展 |
| 1.3.3 高次谐波的意义 |
| 1.4 阿秒脉冲的研究进展 |
| 1.5 论文的主要内容 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 激光的数学描述与原子模型势 |
| 2.2 偶极近似下的含时薛定谔方程 |
| 2.2.1 激光与原子相互作用的含时薛定谔方程 |
| 2.2.2 激光与分子相互作用的含时薛定谔方程 |
| 2.3 激光与分子相互作用的量子波包理论 |
| 第三章 强激光场作用下H_2~+分子高次谐波发射的空间分布及调控. |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论方法 |
| 3.3 H_2~+分子高次谐波发射的空间分布 |
| 3.4 中红外激光脉冲与太赫兹的组合场下H_2~+分子高次谐波发射的不对称空间分布 |
| 3.5 时间延迟对H_2~+分子高次谐波发射的空间分布的影响 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 多通道HeH~(2+)分子高次谐波发射及其空间分布 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论方法 |
| 4.3 啁啾激光与单级脉冲的组合场下HeH~(2+)分子的多通道高次谐波发射 |
| 4.4 载波包络相位对HeH~(2+)分子高次谐波空间分布的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 中红外激光脉冲作用下H_2~+分子高次谐波发射的双中心干涉现象 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论方法 |
| 5.3 双中心干涉对高次谐波发射谱的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 不同初始振动态下H_2~+分子高次谐波发射的红移 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 理论方法 |
| 6.3 不同振动态对H_2~+分子高次谐波发射的影响 |
| 6.4 不同的同位素(D_2~+,T_2~+,X_2~+)分子的高次谐波发射 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 硕博期间获得的奖励 |
| 致谢 |
（4）基于电子动态调控的超快激光微纳加工多尺度理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超快激光脉冲的产生与发展 |
| 1.2 超快激光微纳加工 |
| 1.2.1 飞秒激光与长脉冲激光 |
| 1.2.2 超快激光微纳加工应用 |
| 1.3 超快激光与材料相互作用机理 |
| 1.3.1 超快激光与材料相互作用的时间尺度 |
| 1.3.2 电子的激发过程 |
| 1.3.3 能量传递及相变过程 |
| 1.3.4 激光的烧蚀过程 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第2章 超快激光与材料相互作用的多尺度模型 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 从波函数到电子密度 |
| 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.3 交换关联泛函 |
| 2.1.4 赝势理论 |
| 2.2 含时密度泛函理论 |
| 2.2.1 Runge-Gross定理 |
| 2.2.2 含时Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 线性响应理论 |
| 2.2.4 软件octopus简介 |
| 2.2.5 含时密度泛函理论的应用 |
| 2.3 辐射流体力学模型 |
| 2.4 等离子体模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 飞秒激光与单原子碳链作用的第一性原理模拟结果 |
| 3.1 飞秒激光辐照有限长单原子碳链 |
| 3.1.1 不同的激光脉冲参数 |
| 3.1.2 不同的碳链长度 |
| 3.1.3 石墨烯环连接的有限长单原子碳链 |
| 3.2 飞秒激光辐照周期性单原子碳链 |
| 3.2.1 周期性单原子碳链中的极化电流 |
| 3.2.2 周期性单原子碳链中的传导电流 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 飞秒激光与黑磷烯作用的第一性原理模拟结果 |
| 4.1 线性响应理论 |
| 4.2 线性响应理论的验证 |
| 4.3 飞秒激光超快调控黑磷烯介电性质 |
| 4.3.1 黑磷烯介电性质对飞秒激光的响应 |
| 4.3.2 激光参数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 飞秒激光加工金属薄膜的辐射流体力学模拟 |
| 5.1 辐射流体力学模型 |
| 5.1.1 辐射流体力学理论 |
| 5.1.2 辐射流体力学模型程序实现 |
| 5.2 电子碰撞频率 |
| 5.2.1 理想等离子体和温稠密等离子体中的碰撞频率 |
| 5.2.2 改进的Drude-Sommerfeld模型 |
| 5.3 模拟飞秒激光辐照金属Al薄膜 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）超短激光脉冲调控双原子分子定向的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 基本理论和计算方法 |
| 1.1 含时量子波包理论 |
| 1.1.1 波包的性质 |
| 1.1.2 初始波包的计算 |
| 1.1.3 Born-Oppenheimer近似 |
| 1.1.4 激光与分子的相互作用 |
| 1.2 分子的定向和取向 |
| 1.2.1 场中分子定向和取向 |
| 1.2.2 场后分子定向和取向 |
| 1.2.3 分子定向和取向的研究方法 |
| 2 利用周期量级相位跃变脉冲控制分子定向 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 理论计算方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 利用周期量级相位跃变脉冲链控制分子定向 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 理论计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）采用超快激光场调控分子场后定向和多光子电离动力学（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 基本理论和计算方法 |
| 1.1 密度矩阵理论基础 |
| 1.1.1 密度矩阵的基本概念 |
| 1.1.2 密度矩阵的性质 |
| 1.1.3 密度矩阵的动力学方程 |
| 1.2 含时量子波包理论 |
| 1.2.1 Born-Oppenheimer近似 |
| 1.2.2 激光与分子的相互作用 |
| 1.2.3 初始波包的计算 |
| 1.2.4 波包的时间演化 |
| 1.2.5 球坐标系中双原子分子的描述 |
| 1.3 分子的定向和取向 |
| 1.3.1 场中分子定向 |
| 1.3.2 场后分子定向 |
| 2 单周期太赫兹脉冲链控制分子场后定向 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 理论计算方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 脉冲数目对分子定向的影响 |
| 2.3.2 电场峰值强度对分子定向的影响 |
| 2.3.3 温度对分子定向的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 分子预定向对共振增强多光子电离的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.2.1 分子的预定向 |
| 3.2.2 共振增强多光子电离（REMPI） |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 单周期太赫兹诱导分子预定向 |
| 3.3.2 分子预定向对共振增强多光子电离动力学的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）纳秒光场下原子团簇产生高离化Kr离子的激光波长效应（论文提纲范文）
| 1 实验方法 |
| 2 实验结果 |
| 2.1 不同波长激光的电离结果 |
| 2.2 不同功率密度激光的电离结果 |
| 3 分析与讨论 |
| 3.1 高价离子产生的可能机理 |
| 3.2 对实验现象的解释 |
| 4 结 论 |
（8）小分子在飞秒激光场中超阈值解离和双原子光缔合动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| CONTENTS |
| 插图目录 |
| 表格 |
| 1 绪论 |
| 2 利用含时量子波包方法研究光解离和光缔合的基本理论 |
| 2.1 波包动力学 |
| 2.1.1 Schrodinger方程 |
| 2.1.2 Born-Oppenheimer近似与势能面 |
| 2.1.3 激光与物质相互作用 |
| 2.2 光解离与光缔合反应 |
| 2.2.1 定态Schrodinger方程中的初始波包 |
| 2.2.2 光缔合反应中的初始波包—Gaussian波包 |
| 2.2.3 吸收势 |
| 2.3 波包的演化 |
| 2.3.1 格点表象—DVR |
| 2.3.2 快速傅里叶变换技术—FFT |
| 2.3.3 分裂算符法求解含时Schrodinger方程 |
| 3 飞秒强激光场中HCl~+多光子解离 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 结果讨论 |
| 3.3.1 解离通量 |
| 3.3.2 忽略激发态耦合的超阈值解离 |
| 3.3.3 考虑激发态耦合的超阈值解离 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 利用飞秒激光脉冲链控制HD~+的超闽值解离 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.3 结果讨论 |
| 4.3.1 n_(tr)对解离碎片能量分布的影响 |
| 4.3.2 n_(tr)对解离产物分支比的影响 |
| 4.3.3 解离碎片的动能分布 |
| 4.3.4 激光脉冲链的持续时间对超阈值解离的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 双原子光缔合动力学问题 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.3 结果讨论 |
| 5.3.1 单光子缔合过程 |
| 5.3.2 光缔合过程中波包的运动 |
| 5.3.3 双光子缔合过程 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）超快激光场中双原子分子的定向和超阈值电离动力学理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 超短激光脉冲场中分子的量子调控基本理论 |
| 2.1 波包理论 |
| 2.1.1 波包的性质 |
| 2.1.2 波包的制备 |
| 2.1.3 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.1.4 波包的时间演化 |
| 2.2 太赫兹脉冲 |
| 2.2.1 太赫兹脉冲的概念 |
| 2.2.2 太赫兹脉冲的特点 |
| 2.2.3 太赫兹脉冲的应用 |
| 2.3 脉冲整形技术 |
| 2.4 分子的取向和定向 |
| 2.4.1 研究方法 |
| 2.4.2 分类 |
| 2.4.3 数值模拟方法 |
| 2.4.4 应用 |
| 3 采用几个太赫兹半周期脉冲控制分子场后定向 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 利用双色调制激光脉冲结合半周期太赫兹脉冲控制分子场后定向 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.3 结果讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 利用两束调制的太赫兹周期量级脉冲获得高效长寿命分子场后定向 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.3 结果讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 利用周期量级激光脉冲控制极性分子的超阈值电离 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 理论模型 |
| 6.3 结果讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）原子在啁啾激光场中产生高次谐波及阿秒脉冲的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 概述 |
| 1.1 强激光输出的实现与发展 |
| 1.2 强激光与物质相互作用的意义 |
| 1.3 强激光场中原子的电离机制 |
| 1.3.1 多光子电离(Multiphoton Ionization, MPI) |
| 1.3.2 隧道电离(Tunneling Ionization, TI) |
| 1.4 高次谐波(High-order Harmonic Generation, HHG) |
| 1.4.1 高次谐波的产生 |
| 1.4.2 高次谐波谱的基本特征 |
| 1.4.3 高次谐波的理论研究 |
| 1.4.4 研究高次谐波产生的意义 |
| 1.5 阿秒脉冲的实验研究和理论研究简介 |
| 1.6 本论文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 强激光与原子相互作用的基本理论与计算方法 |
| 2.1 强激光与原子相互作用的基本理论概述 |
| 2.2 强激光场中原子的含时薛定谔方程 |
| 2.3 求解激光场中原子的含时薛定谔方程的理论方法 |
| 2.4 分裂算符法(Split-operator method) |
| 参考文献 |
| 第三章 啁啾激光与半周期脉冲形成的组合场驱动原子产生单个阿秒脉冲 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论方法 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 用 B 样条函数计算氢原子和氢分子离子的能级和波函数 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论方法 |
| 4.2.1 B样条函数 |
| 4.2.2 氢原子与氢分子离子的定态薛定谔方程 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本论文的主要工作 |
| 5.2 研究展望 |
| 攻读硕士期间发表和完成的研究论文 |
| 致谢 |
四、原子在强激光场中的超阈值电离（论文参考文献）
- [1]利用超短激光脉冲控制NaI分子定向的理论研究[D]. 倪爽. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]双原子分子光缔合与光解离动力学理论研究[D]. 高伟. 大连理工大学, 2019(01)
- [3]强激光场中高次谐波连续谱发射及光谱红移的理论研究[D]. 张军. 吉林大学, 2018(12)
- [4]基于电子动态调控的超快激光微纳加工多尺度理论研究[D]. 苏高世. 北京理工大学, 2018
- [5]超短激光脉冲调控双原子分子定向的理论研究[D]. 马玲. 大连理工大学, 2018(02)
- [6]采用超快激光场调控分子场后定向和多光子电离动力学[D]. 张小苗. 大连理工大学, 2017(06)
- [7]纳秒光场下原子团簇产生高离化Kr离子的激光波长效应[J]. 罗晓琳,王峰,薛模根,韩裕生,葛传文,张瑾,赵瑞娟. 强激光与粒子束, 2013(03)
- [8]小分子在飞秒激光场中超阈值解离和双原子光缔合动力学研究[D]. 苏千臻. 大连理工大学, 2013(08)
- [9]超快激光场中双原子分子的定向和超阈值电离动力学理论研究[D]. 于杰. 大连理工大学, 2012(10)
- [10]原子在啁啾激光场中产生高次谐波及阿秒脉冲的研究[D]. 李伟. 西北师范大学, 2012(04)