双原子分子光电离过程的理论研究

The project intends to study the interaction of intense laser fields with diatomic molecules theoretically. Taken the two-dimensional time-dependent quantum wave packet program we designed indenpendently as foundation, the computational code including electronic wave function for the interaction of intense laser fields with multi-electron system is developed further. The nonlinear dynamics behaviors such as multiphoton ionization, above-threshold ionization, tunneling ionization, and Coulomb explosion are discussed by simulating the photoionization precesses of diatomic molecules in intense laser fields. The ionization rates, photoelectron spectra, photoelectron angular distributions are analysed in detail for elucidating the photoionization mechanism of diatomic molecules further.

本项目计划从理论上研究强激光场与双原子分子的相互作用。以我们自行编写的二维含时量子波包程序为基础，进一步开发包括电子波函数在内的强激光场与多电子体系相互作用的计算程序。利用这些程序，数值模拟双原子分子在强激光场中的光电离过程，探讨如多光子电离、超阈值电离、隧道电离、非顺序双电离以及库仑爆炸等非线性动力学行为。针对电离率、光电子能谱、光电子角度分布等方面进行详细分析，为进一步阐明双原子分子光电离机制奠定基础。

本项目从理论上研究双原子分子在强激光场中的电离过程。主要采用含时量子波包方法，数值求解薛定谔方程模拟小分子与激光的相互作用。一方面，对于H2体系，在超越波恩-奥本海默近似的基础上讨论了双电离问题。我们认为在几个光周期的激光场中，H2分子的一次与二次电离主要发生在小核间距区域，并且在这一区域发生的双电离是进一步在库仑爆炸中产生高能质子的原因。同时还研究了载波相位、激光强度以及脉冲宽度对电离的影响。另一方面，对于N2体系，基于我们自行发展的多态模型探讨了在不同激光强度下的多光子电离、超阈值电离问题。我们发现共振的高里德堡态在其中起到重要作用，得到的光电子动能谱及光电子角度分布等信息与实验观测结果符合得较好，并解释了一系列实验现象。