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，光與物質的相互作用就引起了人們的廣泛關注。量子相干控制的主要目標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，隨著脈沖整形技術的產(chǎn)生和發(fā)展，人們已經(jīng)能夠對脈沖光場的振幅、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控，從而實現(xiàn)更為精細的量子控制。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；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制；第三部分主要研究了頻率調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。這一結論對物理化學中的光控化學反應有一定的理論指導意義。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制。 第三部分頻率調制場作用下的雙光子電離光電子譜特性的研究頻率調制光場是指載波頻率圍繞中心頻率波動的光場，利用頻率調制光場能夠實現(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)反應動力學過程中有著