强场中分子体系高次谐波及核波包动力学的理论研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gaorongqing
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强激光与原子或分子相互作用时会产生多种非线性现象,其中高次谐波的产生因其具有超高的时间分辨率使得探测分子结构及超快电子动力学成为可能。目前,强场中有关高次谐波产生的研究已从原子体系过渡到分子体系,而且由于不对称分子的第一激发态具有较长的寿命,在谐波发射中具有重要的作用而被广泛关注。此外,强场中关于解离及库仑爆炸过程中核波包动力学的研究也是人们一直关注的焦点。  本文基于非Born-Oppenheimer近似,数值模拟了强场中分子体系的一维含时薛定谔方程,研究了HeH2+谐波发射的特点,并利用流算符的方法通过核动能释放谱进一步探究了H2+、HD+在解离及库仑爆炸过程中的核波包动力学。具体研究内容如下:  (1)分析辨别了贡献于HeH2+谐波发射的多个回碰通道。文中建立了HeH2+谐波发射过程中的多通道回碰模型发现由六个通道贡献于谐波的产生。通过调节激光脉冲的峰值强度并结合激光对库仑势的缀饰能寻找并分辨了这些通道,而且还评估了各通道在谐波发射中的作用。结果表明当电子基于激发态(基态)电离时谐波的产生主要由同核回碰(异核回碰)贡献。  (2)通过静电场与梯形场的合成场操控HeH2+谐波发射中的多通道回碰。当激光的偏振方向反平行于HeH2+的永久偶极矩时激光电场的正峰值可以调控电子在He2+周围的局域性。选取合适的静电场可实现对基于He2+的回碰通道的控制,而且通过叠加合适的阶次可以得到脉宽为48as的孤立阿秒脉冲。  (3)讨论了电子在两个核周围的分布对谐波发射的影响。通过对比HeH2+与HeD2+的谐波发射,发现其中一个核周围电子的电离过程与这些电子到另外一个核的跃迁过程相互竞争。随着初始振动态的增加,分布在D+周围的电子趋于向He2+周围跃迁,导致He2+周围电子的电离会随着振动态的增加而增加,相应HeH2+与HeD2+的谐波效率的差异性减小。由于多通道之间的干涉,随着振动态的增加HeH2+与HeD2+的谐波结构的差异性却在增大,HeH2+的谐波谱上出现明显的干涉极小值。  (4)讨论了啁啾场中 H2+的解离及库仑爆炸过程。当啁啾脉冲与处于低振动态的 H2+相互作用时,利用核动能释放谱的变化可知当取合适的啁啾参数时 H2+的解离及库仑爆炸过程均会增强。当激光强度较低时,随着键的软化作用的加强使得啁啾参数的变化对H2+的解离过程影响更明显。  (5)探究了永久偶极矩对库仑爆炸过程的影响。在啁啾激光场中通过观察不同初始振动态下H2+与HD+的库仑爆炸核动能释放谱结构的变化,发现永久偶极矩对库仑爆炸过程中从基态到激发态的多光子过程影响较大,使得处于较高振动态的H2+与HD+在电离几率相近时库仑爆炸核动能释放谱呈现不同的结构。
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