H2+在强激光场中的解离和其量子调控的理论研究.pdf

物理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．19(2014) 198202 H 在强激光场中的解离及其量子调控的 理论研究冰 姚洪斌十 张季 彭敏 李文亮 (新疆工程学院，新能源材料研究实验室，乌鲁木齐 830091) (2014年 4月 1日收到；2014年5月26日收到修改稿 ) 利用非波恩一奥本海默近似 的三维含时量子波包法，理论研究了氢分子离子在强激光场中的解离动力学． 通过分析H 在不同的初始振动态 (=0—9)和激光场强度下的解离核动能谱，得到了H 的光解离机理及 其随激光场的变化规律．研究结果表明：当激光场的强度I1=5．0×10¨W ／cm 时，分子的解离来源于高振动 态 =5 9，其解离机理主要是通过键软化、键硬化和阈下解离过程．当激光场的强度I2=1．0×10 W ／cm 时，H 在低振动态 =3 4上的闽上解离起主导作用，而高振动态的键软化、键硬化和阈下解离所 占的比重 明显地下降了．研究结果为后续的量子调控的实验研究提供了科学的理论预测和指导． 关键词：光解离，氢分子离子，含时波包法，核动能谱 PACS：82．50．Nd，33．20．Xx，42．50．Hz DOI：10．7498／aps．63．198202 子在解离过程 中吸收的光子数 目小于其解离所需 1 引 言 要的最小光子数，其违背了经典力学的规律． 实验上对这些动力学现象的研究主要是通过 随着激光技术的飞速发展，利用激光场研究原 分析分子解离后的核动能谱 图．研究表 明，解离 子、分子的非线性光学现象 [1-3】，并对其实施量子 核动能的分布与激光场的强度、波长和脉冲宽度有 调控 [4-6】是当前强场动力学领域的热点研究课题 关 1【2 61．为了揭示这些动力学现象所蕴含的物理 之一，其在物理化学、量子光学、光化学、量子信息 机理，理论上开展了大量的研究工作．譬如，Hua 等诸多领域有着巨大应用前景和现实意义 [7J_在众 等 [17]研究了H 和 D2+的多光子解离过程，并阐 多的研究对象中，氢分子离子及其同位素一直 以来 明了零光子、单光子和双光子吸收的机理．Chat— 是研究分子强场动力学的典范，这不仅是因为它具 terjee等 [18]系统地研究了HD+的非对称性解离概 有便于理论和实验研究的简单构型一 两个原子核 率随激光场强度和脉冲宽度 的变化关系．随后， 外加一个电子，更重要的是它在强激光场条件下会 展现出许多重要的动力学现象，例如，键软化 []、键 Yang等 [19]探讨 了HD+的核波包在两束激光脉冲 硬化 [。]、阈上解离 、阂下解离 [11．，等等．键软化 场作用下的干涉现象，并通过调节两束脉冲场的 是指分子键在强激光场条件下被软化而发生的快 延迟时间和相位差控制波包 的干涉．Bhattacharya 速解离．键硬化是相对于键软化而言的，是指分子 等 [20]阐述 了HD+的各个振动态对光解离产物 的 束缚在强激光场作用下的绝热势井中，以至于解离 贡献． 后具有较低的能量．阈上解离是指分子在解离过程