不同波长下氩原子高阶阈上电离类共振增强结构

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1、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.64,No.14(2015)143201不同波长下氩原子高阶阈上电离的类共振增强结构王品懿1)贾欣燕1)y樊代和1)陈京2)z1)(西南交通大学量子光电实验室,成都610031)2)(北京应用物理与计算数学研究所,北京100088)(2014年12月8日收到;2015年3月18日收到修改稿)利用量子S-矩阵理论,借助一致近似方法,研究了波长分别为800,1300与2000nm的强激光场下氩原子高阶阈上电离光电子能谱的类共振增强结构.结果表明:在近红外和中红外波段的强激光场下,阈上电离光电子能谱

2、中均会出现类共振增强结构,而出现的光强正好满足通道关闭条件,从而进一步证实了类共振增强的通道关闭机理解释;发现随着激光波长和光强的增加,光电子能谱中类共振增强和抑制会交替出现,该原因可能是电子返回次数不同的“量子轨道”间的相干叠加,这可以解释实验观察到的长波长下出现的类共振增强能量范围展宽的现象.研究表明,在中红外波段的强激光场下,也会出现与近红外波段类似的type-I和type-II类共振增强结构.关键词:强激光场,阈上电离,类共振增强PACS:32.80.Rm,33.80.Rv,42.50.HzDOI:10.7498/aps.64.

3、143201的快速下降区;随着光电子能量的增加,在高能区1引言光电子能谱会出现一个平台结构[2;3];最后在平台结构的末端,光电子产量会再次快速下降,平台截近些年,随着高功率、高重复率激光技术的飞止位置对应能量大约是10Up(Up为电子的有质动速发展,原子分子与强激光场相互作用体系呈现能).这种平台和截止结构产生的物理机理可以用出了许多新奇的现象,包括多光子电离、阈上电离电子再散射机制来解释[4;5].(abovethresholdionization,ATI)、非次序双电离1997年,Hertlein等[6]和Hansch等[7]分别

4、从及高次谐波等.其中ATI现象在强场物理中占据着实验中观测到:在特殊的激光强度下,稀有气体非常重要的地位.事实上,该现象最早是由Agos-[1]的ATI电子能谱的高能平台区存在类共振增强结tini等于1979年在实验中观测到的,它是指处在强激光场中的原子、分子可以吸收多于电离阈值的构(resonance-likeenhancement,RLE),即当激光最少光子数而发生电离.ATI现象自被发现以来就强度仅仅增加几个百分比时,平台上一系列临近的受到了广泛的关注,多个实验与理论小组对其开展ATI峰就会表现出明显的增强现象,并且这些结构了进一

5、步的研究.发现阈上电离光电子能谱具有对光强很敏感.该现象自发现以来就引起了人们的特殊的结构.例如,在光电子能谱的低能区,光电广泛关注,国内外多个实验和理论小组都对该现象子产量随其能量的增加快速下降,即出现一个明显都进行了深入研究.国家自然科学基金(批准号:11104225,11274050,11334009,61308008,11425414)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2682014CX081,2682014CX082)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CB808102,2013CB922201)资助的课题.

6、†通信作者.E-mail:xyjia@live.cn‡通信作者.E-mail:chen_jing@iapcm.ac.cn©2015中国物理学会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn143201-1物理学报ActaPhys.Sin.Vol.64,No.14(2015)143201目前,关于高能平台区出现的RLE结构的理论方法,研究了惰性气体Ar原子在不同波长下的论解释大体分为两种.第一种解释是基于里德堡强激光场中的阈上电离高能平台的RLE结构.态共振,即该类共振增强现象源于随着激光光强

7、变化而变化的激发态能级与基态能级的多光子2理论与方法共振[814].另一种解释是以强场近似理论框架为基础,在考虑大量电子的量子轨道之间的相长研究强激光场与原子相互作用最直接、精确的干涉[1521]就可以很好地重复出RLE现象.该理方法是数值求解Schrödinger方程,然而求解复杂论认为RLE现象发生在通道关闭(channelclosing,原子在强激光场中Schrödinger方程的计算量非常CC)条件对应的光强附近,即激光光强满足大.因此,作为解析模型的量子S-矩阵理论,由于其需要相对较小的计算量,以及可以提供清晰的物理Ip+

8、Up=n!;(1)图像,得到了广泛关注和应用.在利用量子S-矩阵其中n是激光光子数,它的最小值是[Ip/!];!是激理论研究强激光场与原子的相互作用时,人们需要光场的频率;U=I/4!2是有质动能;I是激光