用TDDFT方法模擬氫原子、氫分子和氮分子高次諧波的產(chǎn)生.pdf

1、隨著強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展，激光與原子分子相互作用的研究已經(jīng)成為物理學(xué)中一個(gè)新的熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明在超強(qiáng)超短激光脈沖的作用下，原子分子會(huì)出現(xiàn)一系列微擾理論無(wú)法解釋的新現(xiàn)象。其中高次諧波的產(chǎn)生，由于可以作為產(chǎn)生真空遠(yuǎn)紫外線和軟X射線的可能途徑，受到人們的極大關(guān)注。對(duì)原子分子高次諧波產(chǎn)生的研究可以系統(tǒng)地促進(jìn)非微擾理論的建立和發(fā)展，使人們更好地理解強(qiáng)激光場(chǎng)中新的物理現(xiàn)象和物理機(jī)制，同時(shí)又為設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的高頻相干激光源提供理論依據(jù)。人們通常用含時(shí)薛定諤方程描

2、述激光和原子分子相互作用的簡(jiǎn)化模型。但是隨著系統(tǒng)電子數(shù)和自由度的增加，此方法很快就超出了當(dāng)前的計(jì)算能力。正在發(fā)展中的含時(shí)密度泛函理論(TDDFT)由于其物理思想明確、理論基礎(chǔ)嚴(yán)密、計(jì)算實(shí)現(xiàn)便利、適用范圍廣泛而備受關(guān)注，并有望成為處理多電子系統(tǒng)線性和非線性含時(shí)響應(yīng)行為的標(biāo)準(zhǔn)工具。 本文采用含時(shí)密度泛函方法，結(jié)合贗勢(shì)模型和電子交換相關(guān)作用的廣義梯度近似，模擬了氫原子、氫分子和氮分子在超強(qiáng)飛秒激光脈沖作用下的高次諧波的產(chǎn)生現(xiàn)象，并研究

3、了激光脈沖形狀對(duì)氫原子高次諧波的影響以及激光脈沖偏振方向?qū)浞肿雍偷肿痈叽沃C波的影響。計(jì)算結(jié)果表明氫原子、氫分子和氮分子的高次諧波譜都和典型的原子高次諧波譜結(jié)構(gòu)相似，具有“下降-平臺(tái)-截止”的結(jié)構(gòu)和偶次諧波被禁閉僅出現(xiàn)奇次諧波的選擇性特征；不同的脈沖形狀會(huì)導(dǎo)致氫原子諧波譜性質(zhì)的變化；氫分子和氮分子的諧波譜強(qiáng)度隨著θ(激光偏振方向與分子軸向夾角)的增大而減小。這與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果基本一致。 本工作為我們應(yīng)用含時(shí)密度泛函理論去