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强激光场中Ar原子里德堡态激发过程的研究

路天  
【摘要】:飞秒激光作为研究原子分子超快过程的重要手段,广泛应用于物理、化学、生物、材料等诸多学科领域,获得了诸多令人瞩目的研究成果。受挫的隧穿电离(Frustrated Tunneling Ionization,FTI)作为一种原子分子与飞秒强激光场相互作用的新现象,其产生机制并不明确,对激光脉冲强度、偏振、CEP等参数的依赖关系也不够清晰,期待着我们进一步的研究。 本文采用脉冲电场场致电离技术结合飞行时间质谱,通过调节脉冲电场与激光脉冲之间的时间延迟,使得直接电离的离子和里德堡态场致电离的离子分离,从而实现直接测量强激光场中里德堡态的激发。实验研究了Ar原子在波长为800nm,脉冲宽度为90fs,脉冲强度为10~(14)-10~(15)W/cm~2的飞秒激光中的里德堡态激发过程,并研究了里德堡态激发与激光强度、偏振、脉冲电场大小等的关系,分析了Ar原子在强激光场中的里德堡态激发机制。 实验主要研究结果如下 1)我们在实验中通过调节脉冲电场与激光脉冲之间的延迟时间,检测到了Ar~*场致电离形成的Ar~+信号,由此确定里德堡态的产生,随后通过计算得出我们测量的里德堡态的量子态分布为20n30。 2)我们研究了里德堡态布居与激光强度的关系,随着光强的增加里德堡态的信号强度先增加,然后出现了一个有些许振荡平台区,当光强增加到一定程度,信号又出现了上升的趋势。 3)研究了里德堡态布居与激光偏振的关系,得到结果是线偏振光(=0)下信号最强,圆偏振光(=±1)下,低光强的FTI信号消失而高光强的FTI信号减弱却仍然存在。 通过分析以上实验结果,我们推测不同的激光脉冲强度下,里德堡态激发的机制不同。低光强时应该是重散射机制形成里德堡态的激发,而随着光强的增加一种不依赖于激光椭偏率的里德堡态激发机制加入了,我们推测可能是相干激发机制。 进一步我们将研究不同n值范围的里德堡态激发对于激光脉冲CEP、脉宽等参数的依赖关系以及同样条件下不同原子分子的里德堡态激发,期待更完善的解析原子分子的里德堡态激发机制。


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