CWDVR譜方法及其在強(qiáng)場原子物理中的應(yīng)用.pdf

1、“數(shù)值模擬實驗”方法是強(qiáng)場原子物理研究中非常重要的手段之一。如何對人們所關(guān)注的物理現(xiàn)象進(jìn)行更準(zhǔn)確，更高效地數(shù)值模擬，是當(dāng)前強(qiáng)場原子物理和計算物理研究的重要內(nèi)容之一。本論文基于CWDVR(coulomb wave function discrete variablerepresentation)原理，開發(fā)了一整套普適性強(qiáng)的強(qiáng)場原子物理大型數(shù)值模擬程序，可用于高效精確模擬真實原子在復(fù)雜外場（電場/磁場）中的三維量子動力學(xué)行為。本論文重點(diǎn)解決

2、了如何精確描述庫侖奇點(diǎn)，以及如何大幅提高求解三維含時薛定諤方程計算效率的問題。利用新發(fā)展的CWDVR譜方法，系統(tǒng)地研究了由強(qiáng)激光和原子相互作用產(chǎn)生的幾種典型的強(qiáng)場物理現(xiàn)象。此外，還研究了強(qiáng)磁場對氫原子能級結(jié)構(gòu)的影響。具體內(nèi)容由以下四個部分組成:
　　第一部分是基礎(chǔ)理論建模。首先引入描述激光和原子相互作用長度形式的含時薛定諤方程(TDSE);其次，簡單地回顧當(dāng)前幾種數(shù)值求解TDSE常見的解法;最后，詳細(xì)介紹本論文發(fā)展的劈裂算符CWD

3、VR譜方法以及將其應(yīng)用于求解三維TDSE。該理論方案可以自然地描述庫侖奇點(diǎn)問題，并且有較高的計算效率，為求解更高維多電子的TDSE奠定了基礎(chǔ)。此外，還從三維波函數(shù)在網(wǎng)格上表示的精度，多極矩陣元的計算等多個角度對理論方法和程序進(jìn)行了檢驗。
　　第二部分內(nèi)容主要聚焦于光致電離的研究。首先，使用非微擾的波包演化方法計算了氫原子的單光子激發(fā)和電離過程，并和解析解進(jìn)行了比對。結(jié)果表明:本文的模擬結(jié)果和解析解吻合，在低能極限下該非微擾方法仍具

4、有很高的數(shù)值精度。其次，研究不同的激光場對氫原子電離速率的影響。和其它的高精度的理論結(jié)果的比較結(jié)果表明:該方法具有很高的計算效率，并且對所加的外場沒有特別限制，有很強(qiáng)的普適性。最后，系統(tǒng)考察庫侖奇點(diǎn)和短程勢以及不同的激光參數(shù)對低能區(qū)閾上電離(ATI)光電子能譜的影響。通過深入分析低能區(qū)ATI光電子能譜的共振峰的位置和相對強(qiáng)度，解釋了這些共振峰的成因。
　　第三部分內(nèi)容主要利用CWDVR譜方法研究原子在激光輻照下的相干光輻射過程。首

5、先，定量地考察了不同的模型勢對數(shù)值模擬高次諧波(HHG)發(fā)射結(jié)果的影響。其次，從新的視角研究了相干疊加態(tài)的HHG發(fā)射。這些結(jié)果闡明了原子結(jié)構(gòu)和量子干涉對于相干疊加態(tài)HHG發(fā)射及其相干控制的影響。最后，從理論上研究如何采用雙色場制備單個亞50阿秒的超短孤立脈沖。數(shù)值模擬的結(jié)果表明:該相干調(diào)控方案允許兩束激光的強(qiáng)度和相位在較寬的范圍內(nèi)漲落，有利于實驗上實現(xiàn)。
　　最后，基于CWDVR譜方法發(fā)展了一套簡單、高效、易用的高精度理論法和計算