Взаємодія інтенсивного лазерного випромінювання з речовиною

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Попруженко Сергій Васильович

У роботах з фотоіонізації атомів і негативних іонів [1] дано теоретичний опис ефекту перерассеянія фотоелектронів у сильному лазерному полі, що виникає внаслідок взаємодії в кінцевому стані з атомним залишком і що приводить до появи у спектрах фотоіонізації електронів з великими енергіями - аж до 10 середніх коливальних енергій у полі лазерної хвилі, що становить, при напруженості лазерного поля порядку внутріатомної, кілька кілоелектронвольт. Основний внесок в теорію ефекту перерассеянія, що спостерігався експериментально з 1994 року [2], полягає в побудові аналітичної Квазікласичне моделі, яка дозволила дослідити залежність виходу гарячих фотоелектронів від параметрів поля й атома і провести кількісне порівняння з експериментальними даними, що відносяться, в основному, до атомів благородних газів.

Виконано цикл робіт [3, 4] з проблеми вимушеної генерації високих гармонік лазерного випромінювання, що виникає при взаємодії інтенсивного інфрачервоного лазера з розрідженою атомарної мішенню в присутності слабкої пробної хвилі на частоті високої гармоніки того ж лазера. Завдання про вимушене випромінюванні високих гармонік в таких умовах поставлена ​​і вирішена вперше. Зазвичай сумарний внесок вимушених процесів в інтенсивність випромінювання виявляється досить малим в силу високого ступеня компенсації процесів вимушеного випромінювання і поглинання, що має місце за відсутності інверсної заселеності в мішені. Різні механізми руйнування рівноваги між випромінюванням і поглинанням, засновані на використанні ефекту віддачі, застосовуються в лазерах на вільних електронах. У випадку генерації гармонік в атомарних газах ефект віддачі занадто малий, щоб його можна було використовувати для помітного посилення хвилі.

У роботах [3, 4] запропоновано принципово новий механізм руйнування симетрії процесів "випромінювання-поглинання", заснований на використанні коротких когерентних імпульсів накачування і пробної хвилі. Показано, що, будучи спрямованим в коло взаємодії з газом з невеликою (не перевищує тривалості імпульсу) тимчасовою затримкою по відношенню до імпульсу накачки, пробний імпульс потрапляє в умови, при яких процеси вимушеного випромінювання виявляються більш вірогідними, і тому має посилюватися. Ефект посилення може бути значним за рахунок фазового синхронізму атомарних випромінювачів, що забезпечують квадратичну залежність інтенсивності хвилі від числа атомів в мішені, що звичайно спостерігається при спонтанної генерації високих гармонік.

На прикладі задачі про вимушене релеевском розсіянні двох когерентних лазерних імпульсів з близькими несучими частотами і неколінеарних хвильовими векторами [4] ефект вимушеного підсилення за рахунок тимчасової затримки розглянутий у рамках безмодельного підходу. Такий механізм посилення не пов'язаний зі створенням збудженого стану робочого середовища до приходу в неї пробного імпульсу і тому є, разом з добре відомим прикладом когерентно заселеної трирівневої системи, однією з можливих реалізацією посилення без інверсії.

Розвинена Квазікласичне теорія двухелектронной іонізації атомів благородних газів полем сильного лінійно поляризованого лазерного випромінювання [5, 6]. Двухелектронная іонізація атомів сильним лазерним полем спостерігається з середини 80-х років. Тоді ж стало ясно, що у значній більшості випадків, особливо в полі з лінійною поляризацією, механізм вивільнення електронів з атома - некаскадний, тобто пов'язаний з присутністю електрон-електронної взаємодії.

Досягнутий в останні роки на установках типу COLTRIM значний прогрес у вимірі імпульсних спектрів іонів [7] і електронних пар [8] стимулював швидкий розвиток теорії некаскадной подвійний іонізації атомів. Вперше досліджено питання про вплив механізму електрон-електронних кореляцій на форму імпульсного розподілу пар у площині поляризації випромінювання, і показано, що екранування кулонівського взаємодії виявляється дуже суттєвою, особливо при не надто високих інтенсивностях лазерного поля [6].

Виявлено кількісне згоду результатів розрахунків з експериментальними даними і сформульована програма подальших досліджень у цьому напрямку. Зокрема, передбачений ефект резонансного збільшення ймовірності подвійний іонізації при проходженні кордону континууму через поріг n-фотонної одноразової іонізації, що є наслідком конструктивної інтерференції багатьох Фейнмановские траєкторій, що призводять до переходу в один і той же кінцевий стан з двома електронами в континуумі [9].

У 2002 році розпочато цикл робіт, присвячених дослідженням динаміки і іонізації нанотіла, опромінюваних інтенсивними лазерними імпульсами. Взаємодія потужних лазерів з наномішенямі (тонкими плівками, атомарними, молекулярними і металевими кластерами) є одним з найбільш інтенсивно розвиваються напрямків останнього десятиліття у фізиці сильних полів. Підвищений інтерес до кластерів та наноплівку пов'язаний з тим, що під впливом інтенсивного лазерного поля вони стають джерелами ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання в діапазоні довжин хвиль від 5 до 100, причому питома інтенсивність такого випромінювання, як і вихід багатозарядних іонів, істотно, на багато порядків, перевищує аналогічний показник для газових мішеней з атомів того ж сорту.

На основі мікроскопічної моделі взаємодії кластерів з лазерним випромінюванням, що описує електронну підсистему в наближенні нестисливої ​​неоднорідної рідини, вперше розглянуто задачу про порушення нелінійних коливань в кластері, електронна підсистема якого нагріта до температур в сотні електронвольт, і, по суті, є класичною [10]. Показано, що в умовах, характерних для сучасних експериментів по взаємодії кластерів з потужним лазерним випромінюванням, виявляється можливим трьохфотонні збудження поверхневого плазмон і, як наслідок, виникнення сильного поля потроєною (по відношенню до зовнішнього лазерному полю) частоти як усередині кластера, так і поза його .

Резонансне збудження третьої гармоніки усередині кластера запропоновано в якості одного з можливих механізмів, відповідальних за аномально високу ефективність освіти багатозарядних іонів і збудження многофотонной переходів у кластерах. Розглянуто ефект розсіювання світла на кластері з утроением частоти. Обчислено перетин народження третьої гармоніки лазерного випромінювання, дана оцінка його величини і досліджено поведінку в залежності від параметрів кластера і лазерного поля.

Генерація третьої гармоніки лазерного випромінювання в кластерної мішені, що виникає за рахунок вказаного механізму, виявлена ​​в експерименті [11]. Дослідженнями нелінійної динаміки кластерів в інтенсивному електромагнітному полі внесено суттєвий внесок у розвиток нового наукового напрямку - оптики гарячих нанотіла, що не володіють властивістю квазіелектронейтральності. У рамках цього напряму розглянута задача про бесстолкновітельном затуханні плазмових коливань (загасання Ландау) у невиродженому електронної наноплазме. На основі формалізму Флуктуативно-дисипативної теореми отримано загальний вираз для декремента плазмових коливань функціонально залежить від форми Гартрі потенціалу в нанотіла довільної розмірності з невиродженої електронною підсистемою.

Список літератури

[1] С. П. Гореславскій, С. В. Попруженко,: рис 117 (2000), С. 895;

[2] GG Paulus J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys 27 (1994) L703;

[3] EA Nersesov, SV Popruzhenko, DF Zaretsky, P. Agostini, W. Becker, Phys. Rev. A 64 (2001) P. 023419;

[4] MV Fedorov, SV Popruzhenko, DF Zaretsky, W. Becker, Phys. Rev. Lett. 88 (2002) P. 213001;

[5] SV Popruzhenko, SP Goreslavski, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys 34 (2001) L239;

[6] SP Goreslavski, SV Popruzhenko, R. Kopold, W. Becker, Phys. Rev. A 64 (2001) P. 053402;

SV Popruzhenko, SP Goreslavski, Optics Exdivss 8 (2001) P. 395;

[7] Th. Weber et al., Phys. Rev. Lett. 84 (2000) P. 443; R. Moshammer et al., Phys. Rev. Lett. 84 (2000) P. 447;

[8] M. Weckenbrock et al., J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys 34 (2001) L449;

[9] SV Popruzhenko, Ph. A. Korneev, SP Goreslavski, W. Becker, Phys. Rev. Lett. 89 (2002) P. 023001;

[10] SV Fomichev, SV Popruzhenko, DF Zaretsky, W. Becker, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys 36 (2003) P. 3817;

[11] G. Hays, in Book of Abstracts of International Workshop "Super-Intense Laser Atom Interactions - 2003", November 16-19, 2003, Southfork Ranch, Dallas, Texas, USA.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Доповідь
15.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Вплив лазерного випромінювання
Підсилювач модулятора лазерного випромінювання 2
Підсилювач модулятора лазерного випромінювання
Взаємодія бета частинок з речовиною
Взаємодія елементарних частинок з речовиною
Економіка інтенсивного гусівництва
Наслідки інтенсивного видобутку нафти
Методика інтенсивного навчання французької мови
Проект студії лазерного гравірування GraFFiti
© Усі права захищені
написати до нас