偏振阿秒脉冲电离原子的涡旋电子动量谱与斯塔克效应

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近十几年来,阿秒激光在实验室的成功产生标志着阿秒科学的诞生。最近,研究人员发现反向圆偏振延迟阿秒脉冲与原子作用的电离过程可以生成涡旋状的电子动量谱。其复杂但规则的干涉结构,可以有效的表征原子或分子的动力学特性。本文通过数值模拟和理论计算对偏振阿秒脉冲诱导的涡旋电子动量谱进行了多方面的研究。研究工作可总结如下:首先,提出基于强场近似(Strong field approximation,SFA)理论的近似描述法与基于波包理论的精细化描述法,对动态Stark效应影响下氢原子电离所生成的涡旋电子动量谱进行了研究。我们分别通过两种方法定义了动态Stark系数,并由此发现了涡旋电子动量谱在Stark效应影响下的扭曲、分解、融合现象。该结果表明,涡旋状动量谱可以作为研究动态Stark效应的一种新型研究工具。其次,对椭圆偏振场电离氢原子所生成的涡旋电子动量谱进行了研究,并在此基础上提出了一种新型的正交椭圆偏振延迟脉冲组合,可用以研究椭圆偏振场的电离特性。我们也提出了一种“叠加电场不规则性理论”,对其作用产生的涡旋动量谱的形态变化规律进行了研究,并由此发现涡旋状动量谱的对称性、涡旋线的位置、方向、大小、数量等对椭圆率以及时间延迟有着很好的敏感性。这些现象对于复杂偏振超短脉冲及其诱导的电离特性研究具有重要意义。最后,对孤立阿秒脉冲-红外脉冲(Isolated attosecond pulse-infrared,IAP-IR)电离氢原子所生成的涡旋电子动量谱进行了研究,并在此基础上提出了一种基于涡旋状动量谱的孤立阿秒脉冲载波包络相位(Isolated attosecond pulse-carrier envelope phase,IAP-CEP)表征方法。依据涡旋电子动量谱和Ramsey干涉理论,我们构建了IAP-IR延迟脉冲对组合,并对其诱导生成的涡旋状动量谱进行了数值模拟。结果表明涡旋谱的某些参数与IAP-CEP呈现很好的线性关系,因此可以作为表征IAP-CEP的理想工具。
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