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飞秒强激光场中双原子分子电离与解离动力学研究

王森铭  
【摘要】:随着飞秒激光技术的发展,越来越多的理论和实验研究关注飞秒脉冲激光场中原子、分子的反应动力学过程。目前理论和实验上已经从过去的利用超短超快激光脉冲探测动力学过程过渡到利用超短超快激光脉冲控制光化学反应。正是由于实验上的需要,越来越多的理论方法和模型陆续被提出来解释各种奇异的实验现象。已经提出来的理论方法和建立的理论模型基本上都是基于求解含时薛定谔方程,这就要求理论工作者开展一些数值计算,即基于势能面的量子波包的数值模拟也越来越显得重要。 本论文的主要工作是基于量子波包方法研究了气相双原子分子的光电离和光解离问题。利用自编的一维多能级含时波包计算程序,计算了双原子分子的时间和能量分辨光电子能谱。由于时间、能量分辨光电子能谱和相应的激发态之间存在映射关系,因此可以利用光电子能谱探测分子动力学过程。首先,利用光电子能谱研究了NO分子中的价态和里德堡态之间的耦合作用。NO分子的价态B~2Π对里德堡态C~2Π产生的动力学影响能很好地反映到时间、能量分辨光电子能谱中。计算结果表明价态对里德堡态的动力学影响是不能忽略的。其次,利用时间、能量分辨光电子能谱研究了NO分子的激光诱导连续结构。给出了详细的随时间演化的光电子能谱,描述了NO分子在多色脉冲激光场中的光电离过程。再次,采用含时量子波包方法求解HI分子的光解离问题,计算了A带的吸收光谱和不同频率下的HI分子光解离产物的分支比。同时,利用含时波包和几率流方法计算了HI分子在超短激光脉冲场中几个光学周期的光解过程,探讨了如何利用几个光学周期脉冲的相对相位来控制光解产物。相干叠加的激光脉冲场强度随着相位的变化而变化。这种强度变化的激光脉冲场会导致光解离产物的不同分支比。最后,利用含时波包和几率流算法计算了HD~+分子离子在断键过程中的瞬间成键电荷的重新分配,揭示了断键过程中瞬间电荷转移机理。


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