不同激發(fā)機制下電離光電子譜的量子相干控制.pdf

1、自從激光問世以來，光與物質(zhì)的相互作用就引起了人們的廣泛關(guān)注。量子相干控制的主要目標(biāo)就是通過光場與原子或分子體系之間的相互作用，有選擇性地把原子或分子制備到人們所期望的某個量子態(tài)中，與此同時，能夠最大限度地抵償其它通道所引發(fā)的結(jié)果。實現(xiàn)量子相干控制的方法一般是通過對激發(fā)光場相干特性的操縱，控制原子或分子系統(tǒng)中這些量子通道間的干涉，進而達到控制量子過程的目的。近幾年，隨著脈沖整形技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，人們已經(jīng)能夠?qū)γ}沖光場的振幅、頻率、相位、脈

2、沖的面積、以及整形產(chǎn)生的子脈沖之間的間距等參量進行精確地調(diào)控，從而實現(xiàn)更為精細(xì)的量子控制。本論文主要分為三部分，第一部分研究了光場作用下二能級原子系統(tǒng)的綴飾態(tài)表述及其量子干涉效應(yīng)；第二部分研究了雙共振激發(fā)多光子電離過程中光電子譜的量子相干調(diào)制；第三部分主要研究了頻率調(diào)制場作用下的雙光子電離光電子譜的特性。 第一部分二能級系統(tǒng)的綴飾態(tài)表述及絕熱條件下的原子躍遷理論利用綴飾態(tài)表象討論了二能級原子系統(tǒng)的躍遷過程；對我們熟知的π脈沖面積

3、、粒子布居完全轉(zhuǎn)移等物理現(xiàn)象從量子干涉的角度給出了非常清晰的理論描述。在其表述中揭示出脈沖面積在量子干涉效應(yīng)中扮演著十分重要的相位因子作用，表明了光場的演變對原子躍遷的控制作用。這些結(jié)果對于量子相干控制，量子信息處理等許多方面的一些效應(yīng)和現(xiàn)象給出了十分清楚的物理圖像。 第二部分雙共振激發(fā)多光子電離過程中光電子譜的量子相干調(diào)制采用激發(fā)-電離的物理模型，研究了雙共振激發(fā)多光子電離過程中光電子譜的量子特性。利用綴飾態(tài)理論和光子回波的處

4、理方法，解析地得出了系統(tǒng)各種狀態(tài)粒子布居的幾率振幅。獲得了將粒子有選擇性地布居在不同綴飾態(tài)時，激發(fā)脈沖面積和ω<,0>T應(yīng)滿足的條件，其中ω<,0>是激發(fā)場的頻率，T為激發(fā)脈沖間的延遲時間?？紤]到在電離過程中，多光子電離的耦合強度遠(yuǎn)小于基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級之間的強場耦合，所以在弱場極限近似條件下，用微擾理論討論了多光子電離過程中光電子譜的特性。研究結(jié)果表明，多光子電離光電子譜受激發(fā)脈沖光場的面積以及脈沖間延遲時間的調(diào)制。通過控制第一個脈沖的

5、面積或兩個脈沖間的延遲時間實現(xiàn)了粒子在不同綴飾態(tài)上的選擇性布居，進而實現(xiàn)了量子相干控制。這一結(jié)論對物理化學(xué)中的光控化學(xué)反應(yīng)有一定的理論指導(dǎo)意義。同時，利用第二個脈沖面積的變化實現(xiàn)了多光子電離過程中光電子譜的量子相干調(diào)制。 第三部分頻率調(diào)制場作用下的雙光子電離光電子譜特性的研究頻率調(diào)制光場是指載波頻率圍繞中心頻率波動的光場，利用頻率調(diào)制光場能夠?qū)崿F(xiàn)粒子的布居囚禁，這在激光分離同位素、單原子檢測以及研究分子態(tài)-態(tài)反應(yīng)動力學(xué)過程中有著