原子高阶阈上电离中的电子关联效应研究

The interaction of intense femtosecond laser field with atoms may provide access to study the electron correlation on the femtosecond or subfemtosecond time scale. When atoms interact with intense femtosecond laser field, various novel phenomena have been discovered, such as high-order harmonic generation (HHG) and high-order above-threshold ionization (HATI). Usually, HHG and HATI are interpreted within the single-active-electron (SAE) approximation. Recently, Shiner et al. [Nature Phys. 7, 464 (2011)] experimentally studied HHG of xenon in intense laser field at midinfrared wavelength, observed the significant electron correlation effects in the HHG spectrum, and furthermore, revealed the corresponding electron correlation dynamics. Because HATI and HHG exhibit the similar dynamics of the ionized electron, the electron correlation might also have significant influence on the HATI of atoms. In this project, the HATI of atoms with the electron correlation will be explored in the context of quantum simulation and moreover, the simulated results will be compared with the relevant experimental data, shedding light on the effects of electron correlation in HATI process.

飞秒强激光场与原子相互作用为在飞秒或亚飞秒时间尺度上研究电子关联提供了一个新途径。原子在飞秒强激光场中发生的两个重要现象分别是高次谐波产生和高阶阈上电离，通常人们认为这两个过程只涉及单个活泼电子的行为，可以在单电子近似框架内解释。最近Shiner等人[Nature Phys. 7, 464 (2011)]采用中红外强激光场与Xe原子相互作用实验研究高次谐波产生，在高次谐波谱中观测到明显的电子关联效应，揭示了其中电子关联动力学。由于高阶阈上电离和高次谐波产生具有相似的电离电子动力学，电子关联效应是否也会反映在原子高阶阈上电离电子能谱中并影响相关电离电子动力学，目前文献上还没有相关的研究报道。本项目拟探索原子高阶阈上电离中的电子关联效应，分析电子-电子相互作用对高阶阈上电离谱的影响，并结合相关实验研究结果，帮助人们进一步理解强激光场中高阶阈上电离过程。

飞秒强激光场中的原子分子电离是当前原子分子物理研究领域的前沿问题之一。原子分子在强激光场中发生阈上电离，部分电离电子与原子实再次相互作用产生高阶阈上电离，因此原子分子与强激光场相互作用存在复杂的动力学过程。本项目围绕强激光场中原子分子电离动力学和电子关联开展研究，主要采用量子力学散射矩阵理论方法。首先，对于原子分子阈上电离，我们研究了原子分子电离对激光参数的依赖，如椭圆偏振激光场的椭偏率和少周期脉冲激光场的载波包络相位等，表明可以通过改变激光场控制原子分子超快电离动力学；研究了椭圆偏振激光场中电子隧穿电离过程存在的非绝热效应，表明非绝热效应明显地影响电子电离产量；研究了垂直激光偏振方向的分子阈上电离能谱，揭示其中分子轴取向和电子轨道对称性等分子特性；研究了包含原子实库仑场影响的电子电离干涉，并发展了库仑场修正的散射矩阵理论解释库仑场对电离干涉的影响机制。接着，我们针对原子分子高阶阈上电离开展研究，比如，研究了原子分子高阶阈上电离能谱中奇特的类共振增强结构和电离抑制结构，借助散射矩阵理论，揭示了这两种结构的产生机制以及它们之间的内在关联；进一步，我们深入分析了不同分子轴取向下分子高阶阈上电离的类共振增强现象，揭示能谱中的多电子轨道效应和分子轴取向效应。