飞秒强激光场中多原子分子的解离

论文摘要

从实验和理论两个方面研究飞秒强激光场（1013-1014W/cm 2）中多原子分子的解离。利用不同强度的波长为800 nm,脉宽约100 fs激光辐照甲烷、丙酮分子。激光与分子作用后产生的离子由一台直线式飞行时间质谱仪检测。实验结果表明甲烷和丙酮分子在强激光场中能发生解离,解离是顺序发生的,不是库仑爆炸。我们用场致解离模型和准经典轨线方法预言的甲烷和丙酮分子的解离方式和实验观察一致。我们还利用不同脉宽（60-180 fs）,相同强度（8.0×1013W/cm2）的800 nm脉冲激光研究了激光脉宽对飞秒强激光场中甲烷离子解离的影响。解离初级碎片离子CH3+的相对产量随脉宽增加而增加,当激光脉宽大于120 fs时趋于饱和。在理论方面,我们用场致解离模型及准经典轨线方法计算了甲烷离子的解离几率。我们还在分子的取向效应和激光强度的空间分布两个方面对解离几率进行了修正。修正后的结果表明甲烷离子的C-H键解离至少需要23 fs,并在100 fs以上脉宽时饱和。理论结果与实验观察一致。建成一台飞秒光学参量放大器。该放大器能输出1.3-1.5μm和1.7-1.9μm两个波段的近红外光。这些近红外光可以与其它强激光联合起来用于强激光场中分子解离的研究。

论文目录

• 内容摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 超短脉冲激光简介
• 1.2 强激光场中分子动力学研究概述
• 1.2.1 库仑爆炸
• 1.2.2 中等强度激光场中分子的解离
• 1.3 论文工作与纲要
• 第2章 实验系统
• 2.1 飞秒激光系统
• 2.2 飞行时间质谱仪
• 第3章 场致解离模型
• 3.1 近似考虑
• 3.2 相关计算
• 3.2.1 基态修饰势能面的计算
• 3.2.2 准经典轨线计算
• 第4章 飞秒强激光场中甲烷分子的解离研究
• 4.1 激光强度影响研究
• 4.1.1 前言
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.1.2.1 初级解离通道
• 4.1.2.2 次级解离通道
• 4.1.2.3 碎片离子的角度分布
• 4.1.3 结论
• 4.2 激光脉宽影响研究
• 4.2.1 前言
• 4.2.2 结果与讨论
• 3⁺ 离子的相对产量'>4.2.2.1 CH₃⁺离子的相对产量
• 4.2.2.2 理论计算
• 4.2.2.3 实验和计算结果的比较
• 4.2.3 结论
• 第5章 飞秒强激光场中丙酮分子的解离研究
• 5.1 前言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 不同激光强度下的飞行时间质谱
• 5.2.2 关于解离动力学的理论计算
• 5.2.3 实验和计算结果的相互关系
• 5.3 结论
• 第6章 自建的光学参量放大器
• 6.1 前言
• 6.2 光学参量放大的经典理论描述
• 6.2.1 定性描述
• 6.2.2 描述方程
• 6.3 光学参量放大器的建立
• 6.3.1 光学参量放大器的组成与调试
• 6.3.2 自建的光学参量放大器的主要参数
• 第7章 总结
• 附录
• 附录 1 自建的自相关仪
• 附录 2 自建的光学参量放大器元件清单
• 附录 3 计算程序
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢