课题基金 / 基金详情

新型光场下原子、分子和固体中电子动力学研究及超快磁场产生

批准号:
12074146
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
郭静
依托单位:
学科分类:
外场中的原子分子性质及其调控
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭静

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
阿秒脉冲的产生和应用的成果使得人们能够研究电子自然时间尺度(阿秒)上的激光-物质相互作用的非线性非微扰状态下的电子动力学。超快光场是实现实时观测及调控原子分子内部核和电子超快行为以及其动态演化过程的最佳手段。光场调控除了偏振、频率、相位等参量的操控,还有光场涡旋特性这一重要参数。本项目将通过数值求解含时薛定谔方程(TDSE)及半导体布洛赫方程,系统研究激光场下原子、分子、团簇和固体的电子动力学,以及由超快量子电子电流产生的阿秒磁场脉冲。将第一性原理计算和半导体布洛赫方程相结合,研究固体高次谐波的产生机制、偏振特性和各向异性、偶次谐波的物理机制、晶体缺陷对固体谐波的影响、以及超快过程的时间分辨和调控。此外,还将采用数值求解TDSE或强场近似与麦克斯韦方程组相结合,研究新型光场如涡旋场中原子、分子和固体的高次谐波,并采用时频分析研究长短轨道所起的作用。
英文摘要
The generation and application of attosecond pulses enable people to explore the electron dynamics in the non-linear and non-perturbative states of laser-matter interaction on the electron natural time scale (attosecond). Ultrafast laser fields are the best way to realize real-time observation and control ultrafast dynamics of nuclear and electrons and their time-evolution processes in atoms and molecules. Besides the parameters such as polarization, frequency and phase, the laser field also include the important parameter with vortex characteristics. In this project, we will numerically solve the time-dependent Schrödinger equation(TDSE) and the semiconductor Bloch equation, to systematically study the electron dynamics of atoms, molecules, clusters and solids under the laser fields, as well as attosecond magnetic fields generated by ultrafast quantum electronic currents. Combining first-principles calculations and semiconductor Bloch equations together, we will study the mechanism of high harmonic generation (HHG) in solids, polarization characteristics and anisotropy, the physical mechanism of even harmonics, the influence of crystal defects on HHG, and the time resolution and regulation of ultrafast processes. In addition, TDSE or strong field approximation will be numerically solved and combined with Maxwell's equations together to study the HHG of atoms, molecules and solids in novel type laser fields such as vortex fields, and time-frequency analysis is used to explain the related results.
通过求解半导体布洛赫方程,研究了双色反旋圆偏振激光下单层二硫化钼晶体产生的圆偏振高次谐波,发现了谐波阶次和取向的谷选择效应。基于动力学对称性分析,我们发现产率样式旋转对称性的重数符合最小公倍数规则。基于最小公倍数规则,提出了基于高次谐波探测晶体旋转对称性的方法;还发现谷选择圆二色性留在谐波谱上的独特指纹。此外,研究了线偏光下固体高阶谐波产生机制,揭示了谐波谱由奇阶谐波主导的原因来自于不同晶体动量通道产生的谐波之间的干涉,并提出了一种可以分离单通道和全通道量子长短轨迹的方法,由此阐明了重碰撞轨迹和准经典轨迹间的关系。研究了单色和双色强激光脉冲、啁啾单色场和静电场作用下ZnO晶体中高次谐波的产生。基于量子路径分析,研究了ZnO晶体动量k的不同取值范围对谐波产率的贡献。这为理解和控制固体中高次谐波产生的动力学机制提供了新的视角。此外,我们还研究了受体掺杂原子的非均匀分布对掺杂半导体中高次谐波的影响。采用双色同旋或反旋圆偏振紫外光研究氢分子离子产生的电子电流和超快磁场。在分子共振激发下,产生的磁场强烈依赖于分子取向。在双圆偏振光脉冲作用下,观察到多个共振激发之间的干涉效应。研究了产生的磁场对脉冲频率和手性的依赖性,为精确控制磁场提供了新的途径。提出了描述高度非线性现象的阿秒电离和相干电子电流模型,为理解和预测超快磁场产生提供了理论基础,也为在复杂分子系统中产生超快磁场和研究相干电子动力学提供了指导原则。我们探讨了分子不同初态(基态与载流态)在电离过程中对磁场产生的影响,发现载流态产生的磁场远高于基态。研究还对比了相干共振激发和直接电离两种情况下氖二聚体产生的电子电流和磁场强度,发现多态共振激发导致氖二聚体产生周期性振荡电流。研究了圆偏激光脉冲下对称H2+和非对称HeH2+分子离子的光电子动量分布和光电子角分布。在直接电离下,H2+和HeH2+的PMDs均由双中心干涉模型主导。在共振激发下,H2+的PMDs由双光子电离主导,HeH2+的PMDs由三光子电离主导。分别研究了三原子分子离子H32+在椭圆偏振和双色反旋圆偏振激光场下的PMDs,发现光电子动量分布与激光椭圆率和分子轨道对称性有关,简并激发态E±的PMDs是由多中心干涉和双通道干涉所决定的。此外,我们还研究了结构光场下Ar原子的谐波谱。
强激光场下多原子分子动力学过程的理论研究
  • 批准号:
    11574117
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    郭静
  • 依托单位:
强激光场中分子动力学过程的理论研究
  • 批准号:
    11104108
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    郭静
  • 依托单位:
国内基金
海外基金