强激光场中分子受挫双电离电子超快动力学研究.pdf

摘要

超强超快激光与原子、分子相互作用下，产生了许多非线性光致电离现象，

sequentialdoubleionizationSDInonsequential

如次序双电离（，）、非次序双电离（

doubleionization，NSDI）和受挫双电离（frustrateddoubleionization，FDI）。目前，

强场分子FDI潜藏的电子发射动力学细节是亟待澄清的，并且与原子相比，分子

结构更加复杂（如分子取向、核间距等），使得分子FDI电子发射动力学具有更

多的自由度。为了探索分子FDI电子发射动力学的细节，我们采用三维经典系综

模型，理论研究了线偏光驱动下氮分子受挫双电离。本文开展了以下的工作：

1FDI

（）研究了分子电子发射动力学对激光波长的依赖特性。结果显示，

FDI产率随波长的增加而减小。通过反演分析，发现了单次碰撞和多次碰撞两种

FDI机制。当激光波长较短时，两种碰撞机制对FDI产率具有同等的贡献。但在

较长波长情况下，单次碰撞机制对FDI产率的贡献占主导。在不同波长情况下，

我们还探究了分子轴与激光电场偏振方向的夹角对分子FDI电子发射动力学的影

响。计算结果表明，随着夹角的增大，同一波长下，FDI产率是下降的。特别地，

与原子FDI相比，在分子FDI中，被俘获电子的电离出口动量在很大程度上也与

矢势相匹配。

（2）研究了碰撞阈值强度下分子FDI电子动力学过程。理论结果表明，当

激光强度低于碰撞阈值强度时，氮分子FDI电离电子的截止能量随激光强度的增

加而减小。反演分析发现，氮分子FDI主要通过两种电离通道产生，对应的电离

出口速度分布与矢势线偏离较大或较小。两种电离通道对应的电离电子的末态动

量分布分别对应着大动量和小动量区域，随激光强度增加，大动量电子产率下降，

导致电离电子末态动量分布随激光强度变化，呈现双峰结构或四峰结构。

（3）研究了不同分子取向下氮分子FDI对核间距的依赖。研究结果表明，

FDIDI

不同分子取向下，产率随核间距的变化趋势是相同的。与相比，随着核间

距的增加，FDI产率也是先快速增加后缓慢减小的。反演分析发现，分子FDI主

要通过碰撞激发电离机制产生，随着核间距的增加，末态小动量电子的电离出口

速度靠近矢势，末态大动量电子的电离出口速度远离矢势。这导致氮分子FDI中

电离电子的末态动量分布随着核间距的增加由四峰结构转变为双峰结构。

关键词:强激光场；受挫双电离；再碰撞过程；分子取向；核间距

I

Abstract

Manynonlinearphotoionizationphenomenaaregeneratedwhenultrafastlaser

interactswithatomsandmolecules.Forexample,sequentialdoubleionization(SDI),

non-sequentialdoubleionization(NSDI)andfrustrateddoubleionization(FDI).At

present,thedetailsofelectronemissiondynamicsunderlyingFDIofstrongfield

moleculesneedtobeclarified.Moreover,comparedwithatoms,themolecular

structureismorecomplex(suchasmolecularalignment,internucleardistance),which

makestheelectronemissiondynamicsofFDImoleculeshavemoredegreesof

freedom.Inord