碱金属原子的光激发与光电离.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 64, No. 13 (2015) 133201 碱金属原子的光激发与光电离 戚晓秋 汪峰 戴长建 (显示材料与光电器件教育部重点实验室, 天津 300384) (天津理工大学理学院, 天津 300384) ( 2014 年10 月25 日收到; 2015 年2 月5 日收到修改稿) 本文研究了碱金属原子在三步激光脉冲作用下的光激发和光电离过程的动力学特性, 重点关注和比较了 锂和铯原子的异同. 针对多种激发模式, 本文不但建立了其原子布居数在各个跃迁态的速率方程组, 还给出 了各相关态的光激发和光电离过程的解析解. 通过精心设计并选择了特殊情况, 显著简化了解析解的数学表 达式, 从而凸显和讨论了其物理内涵. 通过自行编程, 系统地计算和观察了各种激发模式对锂原子的光激发 和光电离过程的可能影响, 研究和讨论了电离率随激光参数的变化规律. 在相同激发模式下, 比较和分析了 采用两种不同激发路径所导致的各态原子布居率的变化, 凸显了改变原子参数所产生的作用. 探讨了锂和铯 原子在类似的激发条件下在电离率方面的差别. 最后, 基于本文的研究结果, 本文指出了优化电离率的多种 途径. 关键词: 碱金属原子, 光激发, 光电离, 电离率 PACS: 32.80.–t, 32.80.Fb DOI: 10.7498/aps.64.133201 的动力学过程的影响, 也不利于对不同原子的特性 1 引 言 进行比较. 虽然也有少量的工作关注了连续光和 16 脉冲光对光激发和光电离的影响 , 也有用特定 多年来, 原子的光激发和光电离过程一直受到 的脉冲激发研究原子的光激发和光电离过程的报 基础科学14 和高科技领域57 的关注. 在基础 道1718 , 但研究不同的脉冲激发模式对原子的光 科学方面, 关于原子的光激发和光电离过程的各种 激发和光电离过程的影响却少有报道. 显然, 在多 8 理论研究日新月异, 比如: 密度矩阵法 , B 样条 步激发过程中若采用不同的脉冲激发序列, 会对原 9 10 11 法 和速率方程法 等. 同时, 核聚变 和激光 子的光激发和光电离率产生显著的影响. 另外, 目 12 13 分离同位素 以及新型光源 等高科技领域的 前的多数理论研究只选择解析解或数值解中的单 需求也推动了对上述过程的研究. 一求解方式1920 , 缺乏上述两种解法的互补性. 针对碱金属原子的光激发和光电离过程, 虽然 针对上述的研究现状, 本文拟对所存在的问题 已经有一些理论研究的报道1415 , 但多局限于某 展开深入而系统的研究. 关于原子的光激发和光电 一种原子或某一种激发模式. 不但缺乏系统性, 也 离的理论研究目前有多种方法, 其中速率方程法不 难以比较不同碱金属原子的特性. 另一方面, 原子 仅能客观反映原子系统的光激发与光电离过程的 的光激发和光电离率不仅与原子系统的参数相关, 统计特性、突出其物理特征, 而且还能使理论分析 还高度依赖于各个激光的参数. 目前,