超快强激光场中双原子分子光电离及双原子分子离子光离解机理研究

超强超快激光与物质的相互作用及其相关的应用研究是当前国际上现代光学及强场物理学中一个非常重要的前沿研究领域。超强超快激光的迅猛发展，为人类提供了前所未有的全新实验手段与极端物理条件，为探讨激光与原子、分子等的高度非线性相互作用，以及控制物理、化学等动力学过程提供了强有力的手段。原子在超快强激光场中的电离，已经被人们很好的认识和理解。在最近对双原子分子的光电离及双原子分子离子的光离解的实验研究中，人们发现了很多不同于原子光电离的新现象，与丰富的实验结果形成鲜明对照的是,理论研究的方法和结果都比较初步,因此在超快强场分子及分子离子的光电离领域急需发展新的理论和方法。本项目拟在已有的处理原子光电离的非微扰量子电动力学及数值计算方法基础上建立超快强激光场中双原子分子光电离及双原子分子离子光离解的理论模型与数值计算方法，探索研究超快强激光场中双原子分子光电离及双原子分子离子光离解的物理机制。

超快强激光场中分子的光电离及分子离子的光离解是当前超快强场激光研究的一个热点。分子和分子离子是一个较为复杂的系统,包含更多参量比如分子取向以及原子核间距等，因此电离和离解过程变得更为复杂。研究这些参量对分子光电离和分子离子光离解的影响有利于人们更好的理解分子在强激光场中的电离。.　　　在过去三年里，我们研究了周期量级激光场中双原子分子的光电离和双原子分子离子的光离解。首先，我们研究了激光参数比如激光强度、激光频率和脉冲宽度对光电离和光离解的影响，并且阐述了引起这些现象的物理机制。当激光频率较小或者激光场强较强时，总电离率较大。由于电场时间延迟的存在，对于不同的激光频率，不对称参数出现了相移；不对称性的最大值随着激光频率的增大而增加。其次,我们研究了分子的原子核间距、分子取向对双原子分子光电离及双原子分子离子光离解的影响。发现分子的光电离显著依赖于分子方位角以及原子核间距，原子核间距越小，电离的不对称性越明显，电离抑制更易消失。然后，我们研究了周期量级超短激光脉冲的载波－包络相位对双原子分子光电离及双原子分子离子光离解的影响。发现了光电离的位相相关现象即光电离的不对称性，且发现光电离的位相相关现象受到激光强度、激光频率和原子核间距的影响。产生位相相关的原因在于沿不同方向的电场之间存在竞争。当激光强度越强, 激光频率越小时，电离的不对称性变得更加明显。此外，我们还研究了周期量级强激光场中负离子的光离解，揭示了影响光电子角分布各向异性的因素。激光频率、激光强度、激光脉冲宽度、载波-包络相位和光电子能量等都会在很大程度上影响到光电子角分布的各向异性。各向异性由不同跃迁通道间的干涉引起。当激光频率越低，激光脉冲宽度越小，光电子动能越小时，光电子角分布的各向异性越显著。这为载波-包络相位的测量提供了一种可能性。最后我们还对原子双光子电离开展了研究，不仅证实了国际上已有的实验观测，还进一步发现了原子具有阈值效应这一新现象，对原子的光电离研究具有重要的意义。. 本研究为控制光电子的运动提供了可能性，同时为载波-包络相位的测量提供了理论依据。丰富人们对光电离和光离解的认识；加深人们对强场物理基本过程的认识；深化人们对原子和分子内部结构的了解；有助于发现新的物理规律，这些为超快强激光场和物质的相互作用这个研究领域提供了一些可供借鉴的科研素材。