Генерация аттосекундных импульсов при лазерной ионизации возбужденных атомов и молекул

• Автор: Емелин, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Генерация аттосекундных импульсов при лазерной

ионизации возбужденных атомов и молекул

Содержание
Введение

1. Общая характеристика работы

2. Обзор литературы

Глава 1. Генерация аттосекундных импульсов при лазерной ионизации атома водорода

1.1. Постановка задачи

1.2. Численное моделирование процесса генерации аттосекундных импульсов

1.2.1. Описание алгоритма

1.2.2. Нахождение стационарных состояний

1.2.3. Дипольное приближение
1.2.4. Результаты численного моделирования процесса генерации аттосекундного импульса
1.2.5. Сравнение результатов двумерного и трехмерного моделирования
1.3. Асимптотическая теория (начальные 8-состояния)
1.3.1. Основные используемые уравнения и приближения
1.3.2. Эволюция электронной плотности в центре пакета
1.3.3. Форма электронного волнового пакета на больших временах
1.3.4. Генерация аттосекундных импульсов
1.4. Полная теория (произвольные начальные состояния атома)
1.4.1. Основные используемые приближения
1.4.2. Эволюция электронного волнового пакета
1.4.3. Генерация аттосекундных импульсов
1.5. Сравнение механизмов генерации одиночных аттосекундных импульсов на свободно-связанных и свободно-свободных переходах
1.6. Обсуждение результатов
1.7. Основные результаты и выводы
Глава 2. Генерация аттосекундных импульсов при лазерной
ионизации возбужденных молекул
2.1 Общая постановка задачи
2.2. Факторы, влияющие на эффективность генерации гармоник в молекулярных газах
2.2.1. Выстраивание молекул
2.2.2. Размеры и конфигурация молекул
2.2.3. Тип молекулярной орбитали
2.3. Генерация аттосекундных импульсов при колебательном возбуждении выстроенных молекул (основное электронное состояние)
2.4. Использование квантовой интерференции при колебательновращательном возбуждении молекул для управления спектром генерируемого аттосекундного импульса (основное электронное состояние)
2.4.1. Двумерный численный расчет
2.4.2. Аналитическое описание
2.4.3. Трехмерный численный расчет
2.5. Генерация аттосекундных импульсов при электронном возбуждении молекул
2.5.1. Колебательное возбуждение выстроенных молекул
2.5.2. Колебательно-вращательное возбуждение молекул
2.6. Компенсация влияния магнитного поля лазерного импульса за счет использования молекулярных структур
2.7. Основные результаты и выводы
Глава 3. Использование процесса генерации высоких гармоник и аттосекундных импульсов для сверхбыстрого молекулярного динамического имиджинга
3.1. Методы сверхбыстрого молекулярного динамического имиджинга
3.2. Использование процесса генерации высоких гармоник для зондирования долговременной динамики легких молекул
3.2.1. Схема моделируемого эксперимента и основные приближения
3.2.2. Двумерное моделирование
3.2.3. Ядерная динамика молекулярного иона Б2+
3.2.4. Генерация высоких гармоник при ионизации иона Н2+ (Б2+). Эффект ускоренной ионизации. Эффект деструктивной интерференции
3.2.5. Зондирование ядерной динамики иона Э2+. Определение моментов возрождений ядерного волнового пакета

3.2.6. Зондирование ядерной динамики иона Н2+
3.2.7. Обсуждение результатов
3.3. О возможности использования квантовой интерференции при генерации аттосекундных импульсов для зондирования молекулярной динамики
3.4. Основные результаты и выводы
Заключение Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ П. 1.
Проблема кулоновской сингулярности при трехмерном численном моделировании ПРИЛОЖЕНИЕ П.2.
Метод динамической сетки для трехмерного численного моделирования ПРИЛОЖЕНИЕ П.З.
Расчет эволюции электронной плотности в центре волнового пакета ПРИЛОЖЕНИЕ П.4.
Вычисление интегралов 1ык(г,1)
Список работ, содержащих основные материалы диссертации
Литература
Часто при изучении генерации высоких гармоник интересуются только областью плато, связывая именно с ней возбуждение аттосекундного излучения. Однако в приведенном выше примере подавляющая часть энергии единичного аттосекундного всплеска сосредоточена не в области плато, а в промежуточной области частот, соответствующей слабому взаимодействию с кулоновским цензром основной массы далеко пролетающих электронов.
В данном параграфе подробно проанализирован результат только одного трехмерного численного расчета при ионизации атома из начального ЗБ-состояния. Результаты численного моделирования для других начальных состояний атома представлены в следующем параграфе, где они сравниваются с результатами двумерного моделирования.
1.2.5. Сравнение результатов двумерного и трехмерного моделирования
Данный параграф посвящен сравнению результатов двумерного и трехмерного моделирования процесса генерации аттосекундного импульса лазерным полем (1.3).
На рис. 1.4 построены поляризационные отклики атома при его ионизации из четырех низших Б-состояний. Для сравнения на каждой картинке приведены результаты как двумерных (синяя линяя), так и трехмерных (красная линия) численных расчетов. На рис. 1.5 приведены спектры соответствующих поляризационных откликов.
Из приведенных графиков хорошо видно, что двумерные расчеты лишь качественно верно описывают эффект повышения эффективности генерации аттосекундного импульса при предварительном электронном возбуждении атома. Профиль же поляризационного отклика, а соответственно и профиль его спектра в рамках двумерной модели существенно отличаются от результатов трехмерных расчетов. Наиболее сильное отличие формы аттосекундного импульса наблюдается при ионизации атома из высоковозбужденных начальных состояний. Поэтому для количественного описания процесса ионизации атома и генерации аттосекундного импульса необходимо привлекать трехмерные расчеты. Для качественного же описания эффектов использование двумерной модели оказывается вполне оправданным, поэтому во второй главе данной работы в основном будет использоваться именно двумерное моделирование.
Данный параграф посвящен исключительно сравнению двумерной и трехмерной модели. Более подробно полученные результаты по генерации аттосекундных импульсов из различных начальных состояний атома обсуждаются в §1.6 данной главы.