强激光场驱动的原子隧穿电离光电子全息成像研究开题报告

在1960年左右，前苏联科学家keldysh意识到当光场的频率远小于电子的运动频率时，可以把光场看作为一个静电场，该静电场会把原子内部的库仑场压弯，从而形成一个有限厚度的势垒，基态电子可以通过量子隧穿的机制摆脱母核的束缚，实现电离。这个观点极具开创性，回避了光子的概念，第一次提出了光致电离在时域图像中的机制，即隧道电离。

随后，飞秒激光技术得到了迅猛发展，脉冲激光聚焦后的电场强度可以达到、甚至超过原子内部的库仑场（氢原子的基态电子所感受到的库仑场的等效光强为 3.5110¹⁶w/cm²），各种基于隧道电离的物理现象层出不穷，比如高次谐波，分子电离解离，阿秒钟，光电子全息等。

在强激光场的作用下，原子、分子会发生隧穿电离。电离后的电子可以通过两种不同的路径到达探测器：部分电子直接到达探测器，另一部分电子则与母离子碰撞散射后到达探测器。经历这两种路径的电子将在探测器上发生干涉，形成光电子全息干涉。该干涉形成的原理与光学上的全息成像十分类似(采用激光作为光源，将这样的相干光源分为两束:一束直接射向感光片，而另一束经由被拍摄物体的反射后射向感光片。两束光线在感光片上产生干涉。依据感光片上记录的振幅和相位信息，便可以还原出物体的像，呈现出实际的立体效果)，不同的是，强场光电子全息具有超高的、亚埃量级的空间精度（1埃=10^-10m）和阿秒量级的时间精度（1阿秒=10^-18s），它能够实现原子、分子结构及其内部电子超快动态过程的成像。

2. 研究内容和预期目标

内容：本论文基于经典、半经典方法以及含时求解含时薛定谔方程方法探究强激光场驱动的原子隧穿电离光电子全息的形成原理，探究激光参数、原子结构对全息干涉相位的调制作用。拟采用经典、半经典以及数值求解含时薛定谔方程方法相结合的方式开展原子隧穿电离光电子全息成像研究。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：本项目拟采用经典、半经典以及数值求解含时薛定谔方程方法相结合的方式开展原子隧穿电离光电子全息成像研究。

步骤：

(1) 利用经典模型，通过求解牛顿运动方程，探究原子隧穿电离不同量子轨道电子的动力学过程，随后，通过改变激光的激光参数，如波长、相位、强度等，探究激光场激光参数对不同量子轨道电子的调制作用

4. 参考文献