太赫兹场中双原子分子取向的理论研究

摘要

激光诱导下的分子过场取向在化学反应动力学、高次谐波产生等领域有着广阔的应用前景，近年来越来越受到科研工作者的广泛关注。本论文采用了刚性转子模型近似，利用四阶龙格库塔法数值求解了分子体系的含时薛定谔方程，以 CO气体分子为例，理论上对飞秒激光脉冲及太赫兹脉冲诱导下的双原子分子取向动力学过程进行了研究。主要工作如下：
　　(1)使用matlab软件进行仿真，对比研究了不同时域波形的太赫兹脉冲诱导下的CO分子取向效果。以少周期太赫兹脉冲为例，分析了电场强度，脉冲宽度及温度等参数对太赫兹脉冲诱导下的分子取向程度的影响规律。此外提出了双太赫兹脉冲方案，研究发现双脉冲形式能突破单脉冲形式可达到的分子取向程度极限。
　　(2)采用了一种新颖的啁啾太赫兹脉冲，从多种角度理论上证明了其频率递增特性可使分子跃迁至更高的转动态，更易实现较高程度的分子取向。此外对啁啾太赫兹脉冲场强及线性啁啾率等参数对分子取向的影响进行了分析。
　　(3)提出了飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲控制 CO分子取向的方案，研究发现飞秒激光预激发可大幅增强较弱场强的啁啾太赫兹脉冲诱导下的分子取向程度。针对该方案，主要研究了脉冲场强及线性啁啾率等参数对分子取向的影响，为具体实现提供了理论指导。

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1 绪论

1.1 太赫兹波简介

1.2 分子的准直与取向

1.3 本文主要工作

2 分子取向理论研究方法

2.1 波包理论

2.2 Born-Oppenheimer近似

2.3 激光与分子的相互作用势

2.4 分子体系的几种模型近似

2.5 波包的时间演化求解方法

2.6 分子非绝热取向的动力学过程

2.7 有限温度下的分子取向

2.8 本章小结

3 太赫兹脉冲诱导下的分子取向

3.1 理论模型

3.2 仿真结果分析

3.3 参数的影响及分析

3.4 双脉冲情况

3.5 本章小结

4 啁啾太赫兹脉冲诱导下的分子取向

4.1 啁啾脉冲的定义

4.2 仿真结果分析

4.3 参数的影响及分析

4.4 本章小结

5 非共振激光结合啁啾太赫兹脉冲控制CO分子取向

5.1 理论模型

5.2 仿真结果分析

5.3 参数的影响及分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 成果与结论

6.2 不足之处

6.3 前景展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录