原子分子在强激光作用下电离电子低能谱的理论研究

在超短强激光脉冲作用下，原子分子会产生很多新奇的物理现象，例如阈上电离和高次谐波产生。这些现象在过去二十多年以来一直是原子分子光物理的研究前沿之一，人们不仅利用越来越尖端和精湛的实验技术来发现新的物理现象，运用各种经典、半经典或者全量子的理论去解释已有的实验现象或预言新的物理；而且，人们还利用这些现象对原子分子的结构和动力学过程进行成像和控制，并利用高次谐波合成了有可能对电子运动进行跟踪和操控的阿秒激光。但是，在过去的绝大部分理论和实验研究之中，无论是在单个飞秒激光脉冲与原子分子相互作用时，还是在阿秒和飞秒脉冲的联合作用下，人们都主要关注电离出来的中能和高能电子。在上述两种情况下，最近两年的一些初步的实验和理论都在低能或者极低能区发现了很多出乎意料的新奇物理现象，这些新现象的物理本质及其潜在的应用还没有弄清楚。本项目将利用经典、半经典和全量子理论等各种方法对它们展开详尽而深入的理论研究。

在过去很长一段时间里，强场物理的研究主要集中在中能或者高能电子，以及这些电子与母体离子复合后产生的中高能谐波辐射。在这个较大的能量范围内，强场近似模型以及半经典的三步模型能够用来很好的解释所观测到的实验现象。另外， 阿秒物理的重要基石---阿秒条纹相机，也是主要研究高能电子在较弱红外光作用下的条纹谱，可以用来表征光谱本身，以及原子分子内部很多超快动力学过程。但是， 对于能量较低的电子，因为库伦势和库伦态的重要影响，一方面是强场近似类型的理论不再适用，另一方面，电子会与母体离子发生多次复杂的碰撞，或者电离或谐波辐射过程受到原子分子共振态的重要影响。因此，在过去4年中，本项目围绕原子分子在光场作用下的低能电子的详细研究，包括三个过程：在红外激光作用下的电离电子的低能谱，在红外或中红外激光作用下的低阶谐波辐射机制，以及低能区的原子分子阿秒条纹相机。在研究方法方面，我们主要发展基于第一性原理的精确数值求解含时薛定谔方程，同时发展半经典的方法以便对背后的物理机制进行挖掘。已经发表标注本基金号（11174016）的研究论文25篇，包括5篇Phys. Rev. Lett.，1篇Physics Reports长篇综述。