原子XUV光吸收谱的阿秒超快控制研究.pdf

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1、原子XUV光吸收谱的阿秒超快控制研究杨增强2015年5月中图分类号：UDC分类号：原子XUV光吸收谱的阿秒超快控制研究作者姓名杨增强学院名称物理学院指导教师刘杰答辩委员会主席胡岗申请学位理学博士学科专业理论物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月TheResearchofAttosecondUltrafastManipulationforTheXUVPhotoabsorptionSpectrumofAtomCandidateName:YangZeng-QiangSchoolorDepartment:SchoolofPhysic

2、sFacultyMentor:LiuJieChair,ThesisCommittee:HuGangDegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：TheoreticalPhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果.尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外,学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工

3、大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料.与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意.特此申明.签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要随着近年来激光技术进步、特别是阿秒脉冲技术的出现，关于原子阿秒极紫外(XUV)光吸收谱的研究引起了人们的极大兴趣，并且取得了振奋人心的成果.由于光吸收谱测量完全采用全光学手段，在实验测量和操作上都比传统方法更具有优势和测量的精度，人们可以从光吸收谱中获取以前无法得到原子中电子的动力学信息，从而成为研究微观尺度电子运动行为不可或缺的手段.本文运用不同模型，利用

4、数值方法研究了原子阿秒XUV光吸收谱的特点和规律：探讨了三能级模型在研究原子阿秒XUV光吸收谱的可能性，同时通过修正三能级模型，使得其可以全面、准确的描述原子光吸收的全部过程；同时借助于一维原子模型，数值求解了电子关联的双电子含时薛定谔方程，研究了一维模型在研究原子光吸收谱时的可行性，通过改变红外(IR)光的频率，来选择性操控电子波包；进一步研究了IR光的载波包络相位(CEP)对原子光吸收谱的调制作用；最后，我们研究了原子光吸收谱中的电子关联效应.第一章简要介绍了激光技术的发展、高次谐波、阿秒脉冲技术和应用，重点介绍了原子阿秒XUV光吸收谱

5、研究的进展和研究现状.第二章我们利用三能级模型和含时薛定谔方程对比研究了原子阿秒XUV光吸收谱，指出传统三能级模型在研究原子光吸收谱中的缺点，发现了转动波近似对原子光吸收谱中主吸收线两侧边带的影响，进一步考虑IR光对原子基态的影响，修正了三能级模型，使其可以全面的描述原子阿秒XUV光吸收谱；在此基础上，通过改变三能级系统，指出了光吸收谱中主吸收线两侧边带不对称的原因.第三章我们采用一维原子模型，数值求解一维电子关联的双电子含时薛定谔方程，研究了He原子双激发态的XUV光吸收谱，并且和实验对比，阐述一维双电子模型在描述原子双激发态光吸收谱的可

6、行性.研究表明：具有一定延迟时间的IR光对原子双激发态光吸收谱有很大的影响，主吸收线随着IR光的作用，有明显的加宽、移位和分裂现象出现，并且随着XUV光和IR激光之间延迟时间呈现明显变化，吸收线型出现了Fano线型和反Fano线型，以及Lorentz的周期性改I北京理工大学博士学位论文变；在此基础上，研究了通过改变IR激光的频率，来选择性的控制双电子波包干涉.第四章我们就IR激光CEP对原子双激发态XUV光吸收谱的影响做了研究.在上一章基础上，我们用一维原子模型，数值求解一维双电子的含时薛定谔方程，研究了双激发态的XUV光吸收谱，探索通过I

7、R激光CEP对原子双激发态XUV光吸收谱进行量子操控的可能.我们的理论预言有望得到实验的验证，并进一步刺激相关实验的发展.第五章我们就电子关联效应在原子光吸收过程的影响做了研究.我们基于不同的单、双电子模型，利用数值求解一维模型He原子的含时薛定谔方程,对比研究了He原子单激发态的XUV光吸收谱.研究结果表明：基于单、双电子模型的原子光吸收谱的基本特征是一致的，都出现了IR光对吸收谱的改变，移位和分裂，并且都有多光子吸收对应的边带条纹，这些结果和已有的结果都完全一致；但是，基于单、双电子模型的原子XUV光吸收谱中激发态对应能级的主吸收线的边

8、带条纹，有明显的时间差，基于双电子模型的结果明显滞后于基于单电子模型的结果，随着IR激光强度的增加，这个延迟时间会进一步被拉长.双电子体系中，电子关联会影响光吸收谱的时间分辨，我