Квантовые интерференционные эффекты при ионизации атомов и молекул фемтосекундным лазерным импульсом

• Автор: Гоносков, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Квантовые интерференционные эффекты при ионизации атомов и молекул фемтосекундным лазерным импульсом
Содержание
Введение Глава 1. Ионизация атомов в квантованном электромагнитном поле
1.1 Постановка задачи
1.2 Диагонализация гамильтониана
1.3 Матричный элемент перехода под действием квантованного электромагнитного поля
1.4 Ионизация простейшего модельного атома в квантованном поле
1.5 Вероятность ионизации в единицу времени. Одноквантовый и много квантовый приделы. Квантовые интерференционные эффекты.
1.6 Основные результаты и выводы
Глава 2. Генерация высоких гармоник оптического излучения при ионизации двухядерных молекул фемтосекундным лазерным импульсом
2.1 Ионизация и генерация гармоник. Простая модель
2.2 Квантовые интерференционные эффекты при ионизации двухядерных молекул. Молекулярный динамический имиджинг.
2.3 Полуклассический подход, позволяющий учитывать совместную электронно-ядерную динамику при ионизации двухядерных молекул
2.4 Ионизация, диссоциация и вращение двухядерных молекул. Усиленная ионизация
2.5 Генерация высоких гармоник оптического излучения при ионизации двухядерных молекул в рамках модели с подвижными ядрами. Зависимость положения провала в спектре от масс изотопов и параметров зондирующего лазерного импульса
2.6 Дисперсионное соотношение для энергии фотона при генерации высоких гармоник оптического излучения
2.7 Генерация квазиодиночных аттосекундных импульсов при ионизации двухядерных молекул в рамках модели с подвижными ядрами
2.8 Основные результаты и выводы

Глава 3. Дифракция электрона на ядрах родительской двухядерной молекулы при ее ионизации фемтосекундным лазерным импульсом
3.1 Интерференционные особенности в разрешенных по углам энергетических спектрах перерассеянных электронов. Молекулярный динамический имиджинг
3.2 Рассеяние электронов на ядрах родительской двухядерной молекулы при ее ионизации фемтосекундным лазерным импульсом. Простая модель
3.3 Влияние кулоновского поля ядер на разрешенные по углам энергетические спектры перерассеянных электронов
3.4 Влияние движения ядер на спектры. Зависимость от масс ядер и параметров лазерного импульса
3.5 Основные результаты и выводы
Заключение
Список работ, содержащих основные материалы диссертации
Литература
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.1.
Нахождение параметров оператора позволяющего разделить электронную и полевую части в исходном гамильтониане.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.2.
Вычисление матричного элемента перехода в случае одномерного одноуровневого атома
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.1.
Получение пропагатора для сплит-степ метода с использованием быстрого Фурье преобразования.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.2.
Гасящие граничные условия ПРИЛОЖЕНИЕ 2.3.
Параллельные вычисления ПРИЛОЖЕНИЕ 3.1.
Численный расчет разрешенных по углам энергетических спектров перерассеянных электронов.
Введение
Изучение поведения атомов и молекул под действием мощного лазерного излучения - одно из основных направлений физики сверхсильных полей и сверхбыстрых процессов, которое появилось в конце XX века. В настоящее время это новое направление вызывает большой интерес и быстро развивается. Данная работа посвящена исследованию нескольких аспектов поведения вещества в сильном лазерном поле. В широком смысле объектом исследований в данной работе являются процессы, связанные с ионизацией атомов и молекул лазерным импульсом. Особое внимание в работе уделяется трехступенчатому процессу, лежащему в основе многих явлений в физике сверхсильных полей: 1) ионизация, 2) движение электронных волновых пакетов в суммарном поле лазерного излучения и ядер, 3) последующее их рассеяние на родительских ионах. Наличие в этих явлениях квантовых интерференционных эффектов и их влияние на макроскопические характеристики процессов представляют интерес, как с фундаментальной точки зрения, так и с точки зрения их использования для диагностических приложений.
Явление ионизации атомов в сильных электромагнитных полях играет важную роль современной физике. Первым достаточно полным теоретическим исследованием этого явления можно назвать знаменитую работу Л. В. Келдыша [1], который показал, что нелинейный процесс ионизации атома в классическом электромагнитном поле может быть описан параметром адиабатичности, равному отношению частоты этого поля к характерной частоте туннелирования электрона через потенциальный барьер. В дальнейшем вышло большое число работ, обзоров [2, 3] и монографий, где был развит данный подход и теоретически получены дополнительные выражения для скорости ионизации, для энергетического спектра фотоэлектронов и пр. Важным моментом являлось то, что в этих работах процесс ионизации рассматривался в рамках квантового подхода для атомной системы и классического описания для электромагнитного поля. Оказалось, что, будучи по существ}' квантовым пороговым эффектом, процесс фотоотрыва электрона часто довольно хорошо описывается в рамках

Figure 1. Two-electron energy spectra corresponding to extreme intensities in our experiment. (a) / = 2.2 * 10IZ Wcm-2; (b) 1 = 1.1 x 1013 Wcm-2.
Рис. 1.3. ATI спектр при одиннадцати фотонной ионизации ксенона длинным лазерным импульсом (длина волны 1064 нм).
(а) 1 = 2.2хЮ'2 Вт/см2-,(6)1 = 1.1x10° Вт/см1 Из работы [21].