强激光场与原子相互作用的含时R矩阵理论研究

强激光场与原子相互作用时，会出现许多令人感兴趣的非线性现象。并且随着阿秒脉冲的出现，使得人们可以深入原子内部研究超短时间尺度内电子的运动，这为研究阿秒时间分辨率下电子与离子碰撞、原子的内壳层动力学、高次谐波产生（HHG）等物理过程提供了机会。目前的理论研究主要采用单电子模型近似，没有考虑电子关联和内壳层电子的结构特征。本项目将发展一套用于求解多电子原子（离子）与超强超快脉冲激光相互作用的含时Schr?dinger方程的含时R矩阵方法的程序，并在此基础上开展H、He、Ne、Ar等原子（离子）在强激光场中的多光子电离、HHG、光电子动量谱分布、超快内壳层动力学的研究，以期获得相关过程的研究结果，揭示蕴含在这些过程中的物理规律。

利用R矩阵方法研究了天体中含量丰富的F3+、Ne4+离子的基态2s22p2 (3P)和激发态2s22p2 (1D,1S)、2s2p3 (5S)、Mg原子激发态3s3p 3P的光电离过程。我们的计算提高了理论与实验之间的符合程度，辨认给出了共振系列的能级，指出了理论计算与已有实验结果之间存在的巨大差异。我们掌握了可与实验高次谐波谱直接进行比较的理论模拟方法。我们的模拟结果表明气体压强可以影响高次谐波谱的结构、强度、截至位置和阿秒脉冲的宽度等性质；为了从高次谐波谱中精确提取原子的光电离截面，在实验中必须使用较低的激光强度和气体压强来产生高次谐波谱。我们研究了如何利用组合激光场来产生连续高次谐波谱并进而获得超短超强的阿秒脉冲，提出了利用目前实验中可能实现的不同形式的组合激光场来产生阿秒脉冲的方法，可获得最短40as左右的单个阿秒脉冲。通过与直接数值求解含时Schrödinger方程得到的动量分布和能量谱进行比较，我们还证明了窗算符方法、强场近似、B样条函数、鞍点等方法在研究原子、负离子、分子在强激光场中电离过程中的优越性或有效性。