用模型势方法研究多电子分子在强激光场中的性质

通过研究分子在强激光场中的性质，人们可以揭示分子的结构信息。本项目拟用模型势方法研究多电子分子在强激光场中的性质，其中分子的单电子模型势中包括电子与各原子核间的库仑势、电子与电子间的排斥势以及电子之间的交换关联势，我们可用自主开发的程序数值计算分子的单电子模型势；利用计算所得的单电子模型势，我们将通过求解非含时薛定谔方程计算分子的波函数，这些分子波函数将被用于为分子隧穿电离理论(即MO-ADK理论)确定准确的分子结构参数，将上述模型势方法推广到非线性分子体系，为一些非线性分子计算准确的分子结构参数，然后用MO-ADK理论研究分子在强激光场中电离的取向(或定向)依赖；使用计算的分子模型势，通过求解单电子含时薛定谔方程(TDSE)，还将研究多电子分子在强激光场中的电离特性和高次谐波，并将在单个分子层面研究超短阿秒脉冲的合成。

分子在强激光场中发生的电离、解离和一些重散射现象(譬如高次谐波产生、高能阈上电离、多次电离等) 是近年来强场物理领域的研究热点。由于分子隧穿电离是所有这些非线性重散射过程的第一步，因此对分子电离的研究有助于人们理解和解释这些复杂的重散射现象。已有的研究表明，用三步模型中第一步获得的分子电离信息进行分子成像是更直接、更简单的方法。另外，研究分子电离本身也是强场物理领域非常重要的课题。. 随着计算能力的快速提高，如今人们可以采用求解含时薛定谔方程 (TDSE)、含时密度泛函理论(TDDFT)、多组态含时Hartree-Fock (MCTDHF) 等方法研究小分子在强激光场中的性质。由于这些方法的计算量都很大，因而一些简单的物理模型受到了人们的欢迎。本项目采用模型势方法研究分子在强激光场中的性质，特别是我们提出了一种修正分子波函数渐进行为的有效方法: 即用密度泛函数值计算分子的势能，然后用B样条函数展开方法精确求解线性分子的非含时薛定谔方程以获得具有正确渐进行为的分子轨道波函数，用这些波函数在渐进区域为分子隧穿电离理论(即MO-ADK理论) 拟合了大量准确的分子结构参数，我们首次为分子内部占据轨道确定了结构参数。我们强调这些分子结构参数对人们用MO-ADK理论研究分子的隧穿电离是非常有用的，相信这一研究对分子隧穿电离理论的进一步推广应用具有非常重要的作用。另外，我们还开展了单个超短阿秒脉冲的合成和优化、负离子分别在单色和双色激光场中的光离解、氩原子在双色激光场中的太赫兹波发射、用于研究原子高次谐波的定量重散射(即QRS)理论在双色激光场中的适用性检验、在时间延迟的红外飞秒激光场中氦原子双激发态的阿秒极紫外吸收光谱、用定量重散射理论研究氦原子双、单电离产额的比值等方面的理论研究。