利用超快激光脉冲控制CO分子的场后定向

摘要

分子定向是化学和物理学科上一个十分重要的课题，分子定向在光电子角分布、高次谐波的产生、多光子电离、化学反应动力学等方面有着非常广泛的应用。本文主要利用刚性转子模型，通过密度矩阵的方法来计算超快激光脉冲控制CO分子的场后定向。主要工作如下： (1)从理论上计算了双色飞秒脉冲和有延迟时间的正啁啾脉冲对CO分子场后定向的控制。与单个双色或正啁啾激光相比，两束激光脉冲的组合可以大大改善分子正负定向度。在计算中发现随着电场强度的增加，分子正负定向度均呈现先增加后减小的趋势。此外，两束脉冲之间的延迟时间可以显著提高分子定向度。并且，通过改变正啁啾激光脉冲的载波频率和啁啾值，可以在一定范围内改变分子的定向度。分子正负定向度也可以通过调节双色飞秒脉冲的二次谐波与基波的相对振幅来调节。同时，还考虑了转动温度对分子定向的影响。结果表明，分子定向度随着初始转动温度的升高而有明显的减小。 (2)提出了利用两个整型激光与强度较低太赫兹激光脉冲相结合，对CO分子的场后定向进行了理论研究。结果表明，采用两个双色整型激光脉冲与低强度的太赫兹激光脉冲，与强度较高的单个太赫兹激光脉冲相比，分子的定向度有所提高，并且利用此方法降低了太赫兹脉冲的场强，符合实验的要求。首先，考虑了整型脉冲的上升时间和电场强度对场后分子定向的影响。此外，通过改变两个双色整型脉冲之间的延迟时间以及第二束整型脉冲与太赫兹脉冲之间的延迟时间td，可以在一定程度上控制场后分子定向。并且，通过改变太赫兹激光的中心频率和载波包络相位，可以在一定范围内控制场后分子定向。最后，考虑了初始转动温度对定向度的影响。发现温度升高，分子定向度迅速降低。

目录

声明

前言

1 文献综述

1.1 激光技术的发展

1.2 分子取向与定向

1.2.1 场中分子定向

1.2.2 场后分子定向

1.3 分子取向与定向的应用

1.4 控制分子定向的方法

1.4.1 利用静电场法控制分子定向

1.4.2 利用飞秒激光控制分子定向

1.4.3 利用太赫兹激光脉冲控制分子定向

1.4.4 利用啁啾脉冲控制分子定向

1.5 密度矩阵的基本概念及性质

1.5.1 纯态和混态的概念

1.5.2 密度矩阵概述

1.5.3 密度矩阵的性质

1.5.4 刘维尔方程

1.6 场后分子定向研究方法

1.6.1 求解含时薛定谔方程法

1.6.2 量子波包法

1.6.3 冲量近似模型法

1.6.4 密度矩阵法

1.7 本文主要研究内容

2 飞秒激光结合有延迟的正啁啾脉冲控制CO分子的场后定向

2.1 研究背景

2.2 理论方法

2.3 利用单个正啁啾激光脉冲调控CO分子场后定向

2.3.1 单个正啁啾脉冲的载波频率对场后定向的影响

2.3.2 单个正啁啾脉冲的啁啾值对场后定向的影响

2.4 双色飞秒激光结合正啁啾脉冲控制CO分子的场后定向

2.4.1 两束脉冲之间的延迟时间对场后定向的影响

2.4.2 飞秒激光脉冲的场强对场后定向的影响

2.4.3 啁啾脉冲的啁啾值和载波频率对场后定向的影响

2.4.4 飞秒脉冲的相对振幅对场后定向的影响

2.4.5 转动温度对场后定向的影响

2.5 本章小结

3 两个双色整型脉冲结合太赫兹脉冲控制CO分子场后定向

3.1 研究背景

3.2 理论方法

3.3 利用单个低强度的太赫兹脉冲控制CO分子场后定向

3.3.1 单个太赫兹脉冲的中心频率对场后定向的影响

3.3.2 单个太赫兹脉冲的载波包络相位对场后定向的影响

3.3.3 单个太赫兹脉冲的场强对场后定向的影响

3.4 利用两束整型激光结合太赫兹脉冲控制CO分子场后定向

3.4.1 两束整型脉冲之间的延迟时间对场后定向的影响

3.4.2 整型脉冲与太赫兹脉冲之间的延迟时间对场后定向的影响

3.4.3 双色整型脉冲的场强对场后定向的影响

3.4.4 双色整型脉冲的上升时间对场后定向的影响

3.4.5 太赫兹激光脉冲的中心频率对场后定向的影响

3.4.6 太赫兹激光脉冲的载波相位对场后定向的影响

3.4.7 初始转动温度对场后定向的影响

3.5 本章小结

结论

创新点与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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