Izračunavanje naseljenosti atomskih stanja, ugaone raspodele i energijskog spektra fotoelektrona kod atomskih sistema u jakim laserskim poljima primenom vremenski zavisnih metoda

Abstract

Predmet ove doktorske disertacije je prou£avanje procesa jonizacije kod atomskih sistema izloºenih jakim laserskim poljima. Sa teorijskog stanovi²ta, zbog velikog intenziteta laserskog polja, prou£avanje ovih procesa zahteva napu²tanje tradicionalnog pristupa preko teorije perturbacija. Umesto toga primenjenivani su metodi re²avanja vremenski zavisne redingerove jedna£ine metodom evolucije talasnog paketa. U zavisnosti od parametara polja, prou£avanje ovih procesa moºe se podeliti na reºim tuneliranja i reºim multifotonske jonizacije. U okviru tunel reºima, ra£unat je energijski spektar i stope jonizacije za atom natrijuma i ispitivan je domen primenljivosti kvazistati£ke aproksimacije za tretiranje vremenski zavisnog polja niske frekvencije. Dobijeni rezultati pore eni su sa poznatim analiti£kim teorijama kao i rezultatima dobijenim drugim numeri£kim metodama. U okviru reºima multifotonske jonizacije, ra£unate su naseljenosti pobu enih stanja, verovatno¢e jonizacije, energije u ugaone raspodele fotoelektrona za atome natrijuma i litijuma u ²irokom opsegu frekvencija i ja£ina spolja²njeg polja. Pored toga, prou£avani su efekti jonizacije preko praga (ATI) i rezonantno poja£ane multifotonske jonizacije (REMPI), a predstavljen je i metod za izra£unavanje dinami£kog tarkovog pomaka atomskih stanja. Rezultati su pore eni sa nedavno obljavljenim eksperimentalnim podacima sa kojima su u odli£nom slaganju.

The subject of this dissertation is the study of ionization processes in atomic systems exposed to strong laser elds. From a theoretical point of view, because of the high intensity of the laser eld, the study of such processes requires abandoning the traditional approach using the theory of perturbations. Instead, we were solving the time-dependent Schrodinger equation by methods of wave-packet evolution. Depending on the eld parameters, these processes can be categorized into the regime of tunnel ionization and the regime of multiphoton ionization. In the tunnel-ionization regime, we calculated the energy spectrum and ionization rates for sodium and examined the boundaries of applicability of the quasistatic approximation for the treatment of a low frequency time-dependent eld. The results obtained were compared with known analytical theories and the results obtained through other numerical methods. In the multiphoton-ionization regime, we calculated the populations of excited states, ionization probabilities, energies and angular distributions of photoelectrons for sodium and lithium atoms in an external eld (in a broad range of frequencies and eld strengths). We also studied the eects of above-threshold ionization (ATI) and resonantly enhanced multiphoton ionization (REMPI) and presented a method for calculation of the dynamic Stark shift of atomic states. The results were compared with recently published experimental data and are in excellent agreement.