复杂外场中三维量子动力学高效数值模拟及其在强场原子物理中的应用

激光与原子、分子相互作用的研究是个非常具有吸引力的领域。高次谐波（HHG）和阈上电离（ATI）是该领域中两个最重要的强场物理现象。本项目计划发展一整套具有自主知识产权的、普适性强的强场原子物理大型数值模拟程序，可用于高效模拟真实原子在复杂外场（电场+磁场）中的三维量子动力学行为。重点解决求解三维含时薛定谔方程计算量大的问题。把比较成熟的精密原子物理的理论方法和含时波包传播方法有机结合起来，并将其应用于复杂外场中HHG和ATI光电子谱的数值模拟实验研究。研究内容包括：研究复杂原子结构、激光状态参数、附加的静磁场等因素对HHG和ATI定量的影响和相关的标度规律；深入研究复杂系统HHG发射的微观机理；探索优化HHG相干调控和提高"stereo-ATI"技术诊断精度新的可能途径。

激光与原子、分子相互作用的研究是个非常活跃的领域。高次谐波（HHG）和阈上电离（ATI）是该领域中两个最重要的强场物理现象。本项目将库仑波函数分立变量表象（CWDVR）方法和Gauss-Legendre-Fourier网格有机地结合起来，开发了一整套普适性强的强场原子物理大型数值模拟程序包。该程序包可用于高效模拟真实原子在复杂外场（电场+磁场）中的三维量子动力学行为。重点解决了如何精确描述库仑奇点，以及如何大幅提高求解三维含时薛定谔方程计算效率的问题，并将其应用于复杂外场中HHG和ATI光电子谱的数值模拟实验研究。研究内容包括：研究复杂原子结构、激光状态参数等因素对HHG和ATI定量的影响；深入研究复杂系统HHG发射的微观机理，探索优化HHG相干调控新的可能途径。此外，还将该方法应用于研究超强磁场中的原子结构和辐射动力学。相关的研究成果，一方面可以增进人们对强场原子物理的认识，另一方面可以为强场原子物理实验提供数值模拟理论结果的支持。