H_2~+阈下、近阈高次谐波谱及椭偏率产生机制

1、H_2+阈下、近阈高次谐波谱及椭偏率产生机制在强场分子、原子和激光物理方向 , 高次谐波已经成为一个热点的研究问题。在高次谐波的研究进程中, 过去人们重点关注平台区域的谐波辐射谱特点及谐波辐射机制。对阈下谐波的产生机制关注较少。本文的研究目的 : 以分子 H2+为研究对象 , 通过研究阈下、近阈谐波椭偏率来间接讨论分子的轴对称性、激发态的对称性、 多光子效应、取向效应等机制对阈下、 近阈谐波谱辐射和谐波椭偏率的影响机制。本文的研究方法 : 本文以数值求解薛定谔方程为基础, 采用数值模拟和建立解析模型相结合的方式来研究谐波谱辐射机制和椭偏率产生机制。本文以对称分子H2+作为粒子靶 , 讨论了从

2、400nm到 900nm的较宽波长区间特定谐波阶的椭偏率特性, 且重点以 400nm和 760nm的激光波长为研究对象 ,讨论随取向角变化阈下谐波辐射谱产量以及谐波椭偏率的变化情况。另外 , 为了验证共振效应的存在, 文中选取特定共振波长及与它相邻波长, 将与基态共振的激发态的布居数做对比, 直观地得出共振的效果。文中以波长760nm的阈下谐波为研究对象 , 建立了解析模型 , 分别解释大、 小取向角下与共振效应相关的谐波的产生机制。 通过长轨道滤波 , 研究了长短轨道干涉对阈下, 尤其是近阈谐波辐射谱及椭偏率的贡献。最后 , 文中将长、短程势谐波谱时频分析结果与改进的经典轨道及量子轨道做对比

3、 , 并描述了电子在不同库伦势时的运动轨迹, 这些为研究多光子效应提供了可靠的依据。文中的研究结果 : 在数值模拟的过程中 , 低阶谐波椭偏率随波长变化规律明显 , 在基态与第二激发态共振的谐波阶椭偏率在小取向角椭偏率显著,与第一激发态共振的谐波阶椭偏率大取向角时较为明显。在波长为400nm和760nm时的椭偏率图中 , 分别为第五阶和第九阶在小角度时有显著的椭偏率。在 400nm的谐波辐射谱中 , 第三阶谐波辐射谱强度随取向角增加而减弱 , 而第五阶谐波辐射谱强度随取向角增加而增强 ,760nm 时第七、九阶谐波情况与400nm时三、五阶谐波情况类似。 通过建立简单的解析模型, 定性的解释了

4、 760nm时在大、小取向角情况下与共振相关的谐波阶的辐射机制。通过将共振波长和相邻波长激发态的布局数做对比, 多光子共振现象直观得表现出来。另外 , 对比精确的谐波谱和仅考虑返回基态的谐波辐射谱, 可以得到不同能量区间二者差异 , 更加清晰地区分“低阶谐波” 、“近阈谐波”和“高阶谐波” 。比较长、短程势时高频场下时频分析图像和经典轨道、改进经典轨道与量子轨道的差异 , 能更加清晰地呈现近阈谐波受多光子效应的影响。研究结论 : 对于轴对称分子 H2+的平台谐波区 , 椭偏率现象主要受两中心干涉效应影响。对于阈下谐波谱的辐射机制和椭偏率机制 , 主要被束缚态的对称性 , 多光子共振等效应影响。 由于基态和第一、 二激发态的对称性 , 电子跃迁受到限制 , 因此导致取向角不同时谐波辐射谱强度随之改变。 又由于受到多光子共振效应的影响 ,导致一些特定的谐波阶出现椭偏率峰值, 且随波长和取向角的变化而改变。对于近阈谐波 , 通过比较高频场短轨道时频分析图像和三步模型、改进三步模型和量子轨道之间的关系, 以及长、短程库伦势作用下变化规律和电子在长、短程库伦势的运动轨迹 , 说明近阈谐波的产生与多光子效应密切相关。通过对简单分子 H2+的研究 , 使阈下谐波的辐射机制和椭偏率生成机制更加清晰。 对于较为复杂的分子 , 例如 N2,CO2分子