高強度・超短レーザーパルスによって誘起される2電子系原子の多光子イオン化における共鳴効果の役割

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高強度・超短レーザーパルスによって誘起される多光子イオン化については,これまで報告されている論文の大半が直線偏光レーザーを仮定している。そこで本研究では,レーザーの偏光によってイオン化ダイナミクスがどのように異なるかを調べるため,円偏光レーザーパルスを仮定して時間依存シュレーディンガー方程式を数値的に解いた。対象とした原子はマグネシウム原子である。パルス時間幅100fs,波長400nm,光強度10^<12>W/cm^2の光が照射された場合について計算を試みたところ,予想されたように超閾イオン化と呼ばれる幾つかのピークが光電子スペクトルに現れた。さらには,超閾イオン化ピークの間に幾つかの副ピークが現れた。これらの副ピークについては,過去に幾つかの理論および実験報告がなされているが,その物理的起源については明確にされていない。そこで,この副ピークの物理的起源を明らかにするため,さらに研究を進めた。まず,この副ピークは主ピークに比べ数桁ほど信号強度が低い。また,レーザーの偏光(直線偏光,円偏光)を問わず,同程度の強度で光電子スペクトルに現れる。2電子系原子の持つ複雑な内部構造,即ち,何らかの束縛状態が副ピークに寄与していると予測し,幾つかの試行的計算を試みた結果,非常に非共鳴ではあるが,実励起された3s3p ^1P_1状態がこの副ピークの物理的起源であることが判明した。同様に,レーザー波長が266nmである場合についても計算を試みた。400nmの場合と同じく,副ピークが光電子スペクトルに現れたが,このレーザー波長については,やはり非共鳴的に実励起された3s4p ^1P_1が副ピークの起源であることがわかった。このような副ピークは価電子を1つしか持たない水素原子には現れないので,多電子系原子特有の現象であるといえる。