利用超快激光脉冲调控LiH分子定向的理论研究

论文摘要

光与物质的相互作用在光化学和光物理学科中是重要的研究内容之一,光与分子相互作用的过程会产生一系列的物理现象,比如分子布居转移、电离、解离、取向、定向等。分子的取向和定向在光电子角分布、高次谐波的产生、化学反应动力学等都起着很重要的作用。超快激光脉冲的发展推动了分子取向、定向的研究。本论文采用密度矩阵的方法,从理论上研究了飞秒激光与太赫兹激光脉冲组合的方法控制LiH分子的场后定向。主要工作内容如下:(1)首先利用双色飞秒激光脉冲来控制超极化率较高的LiH分子定向的预激发。LiH分子被激发后不仅偶转动态上有布居,奇转动态上同样也存在布居,这是CO等超极化率较低的分子所无法实现的。我们讨论了双色飞秒激光脉冲的总强度、脉宽、中心频率和基波与二次谐波的相对强度对转动态布居转移的影响。我们发现双色飞秒激光脉冲的脉宽几乎对分子定向无影响,我们可以通过调节激光的相关参数,有效的调节分子奇偶转动态的布居分布。(2)在上述基础上,我们加上了太赫兹(THz)激光脉冲。我们利用双色飞秒激光脉冲和延时的太赫兹激光脉冲相组合的方法来控制LiH分子的场后定向。首先根据双色场激发后分子的布居分布,选择合适的太赫兹激光脉冲的中心频率。适当的太赫兹的中心频率的选择可以使分子的定向度显著提高。然后通过调节两束激光脉冲的延迟时间、THz激光脉冲的脉宽和载波相位来进一步提高分子的定向。最后,我们讨论了温度对定向度的影响,发现随着温度的升高分子的定向度急剧降低。我们研究了定向在室温(300 K)下的情况,根据在300K的分子初始转动态的玻尔兹曼分布,重新选择适当激光脉冲的参数,使分子最大定向度达到0.22。这说明我们的分子定向调控方案在室温的情况下也有较好的效果。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

2 基本理论及计算方法

2.1 .密度矩阵的基本概念

2.1.1 纯态的密度矩阵

2.1.2 混态的密度矩阵

2.1.3 约化密度矩阵

2.1.4 刘维尔方程

2.2 超快激光脉冲

2.2.1 双色飞秒激光脉冲

2.2.2 太赫兹激光脉冲

2.2.3 光与物质的相互作用

2.3 分子的取向与定向

2.3.1 激光脉冲诱导分子取向的原理

2.3.2 激光脉冲诱导分子定向的原理

2.4 采用密度矩阵方法计算分子场后定向

3 利用双色飞秒激光脉冲对LiH分子的预激发

3.1 研究背景

3.2 理论方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 双色场的相对强度对分子定向的影响

3.3.2 双色场的脉宽和中心频率对分子定向的影响

3.3.3 双色场的峰值强度对定向的影响

3.4 本章小结

4 利用双色飞秒激光脉冲和有延时的太赫兹激光脉冲控制LiH分子的场合定向

4.1 研究背景

4.2 理论计算

4.3 结果与讨论

4.3.1 太赫兹脉冲中心频率的选择

4.3.2 脉冲之间的延迟时间对定向的影响

4.3.3 太赫兹激光脉冲的脉宽和载波相位对定向的影响

4.3.4 温度对定向的影响

4.3.5 在室温下的定向研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李慧芳

导师: 王硕

关键词: 超快激光,分子,超极化率,分子定向

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 大连理工大学

分类号: TN24

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.000953

总页数: 55

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