Directional Hydrogen Migration in Acetonitrile Dication in Asymmetric Ultrashort Intense Laser Fields
Nagoya University（名古屋大学）；Research Center for Materials Science, Nagoya University（名古屋大学材料科学研究中心）
研究人员借助三维符合离子动量成像，发现双色非对称激光场可调控乙腈二价阳离子的定向氢迁移，隧穿电离使甲基指向小振幅侧，氢迁移后碎片不对称性降低且存在氘代效应。
2026-08-20 physics.atom-ph physics.chem-ph
Coulomb Rescattering in Nondipole Interaction of Atoms with Intense Laser Fields
利用在重散射过程中考虑磁洛伦兹力的半经典模型，研究了强激光场作用下原子的电离动力学。我们发现，电子隧穿不同的初始横动量（即，垂直于瞬时电场方向）在经历库仑前向散射后，最终可以收敛到相同的横向动量。这些电子轨迹导致在2D横向动量分布中的亮点结构，特别是在长波长极限中，在与激光传播（或辐射压力）方向反平行的方向上的非零动量峰。通过对再散射轨迹的子周期动力学分析，揭示了反直观峰的内在机制。在强场近似和偶极近似的基础上，定量地预测了光斑中心和峰值位置。我们的结果与最近的实验进行了比较，并给出了一些理论预测。
2016-12-15 physics.atom-ph
Development of ion recoil energy distributions in the Coulomb explosion of argon clusters resolved by charge-state selective ion energy spectroscopy
通过求解单个电荷态对离子反冲能谱的贡献，研究了氩团簇库仑爆炸反冲能与激光强度的关系。在$10^{14}$和$10^{15}$ W/cm $^2$之间，离子能谱的高能尾部改变其形状并发展成众所周知的膝状特征，这是由团簇尺寸分布、激光聚焦平均和电离饱和引起的。解析不同电荷态对反冲能的贡献，实验数据表明，爆炸均匀带电球的基本假设一般不能维持。事实上，高- $q$的能谱在低动能下的产率中显示出明显的差距，这暗示了在激光脉冲冲击期间形成更复杂的径向离子电荷分布。
2021-02-26 physics.atm-clus physics.atom-ph
Extracting inter-nuclear distances in the oxygen molecule interacting with an XFEL-pulse: a fundamental system for understanding Coulomb explosion imaging
University College London（伦敦大学学院）；Johann Wolfgang Goethe-University Frankfurt（约翰·沃尔夫冈·歌德法兰克福大学）；Max Planck Institute for Nuclear Physics（马克斯·普朗克核物理研究所）
研究 O₂ 与 XFEL 脉冲相互作用，通过计算不同裂解通道原子碎片的动能释放，发现借助势能曲线，O₂ 平衡核间距最好从 O⁺+O⁺ 通道提取，挑战了库仑爆炸成像的传统理解且该通道的 KER 与常规计算结果不一致。
2026-07-10 physics.atom-ph
Ionization of the hydrogen atom by intense ultrashort laser pulses
从理论上研究了强激光场中氢原子的电离。应用量子力学和经典方法进行计算。从量子力学的角度出发，首先将系统的含时薛定谔方程（TDSE）变换到赝动量空间中，并在赝动量空间中迭代求解。在求解TDSE时忽略库仑势的影响，得到了Volkov近似下的结果，在一阶解中考虑了库仑势作为微扰。经典的计算框架内进行的经典轨迹蒙特卡罗（CTMC）方法。计算了不同激光脉冲下的双微分电离几率，理论结果与实验结果吻合较好。在低电子能量下，经典方法和量子力学方法之间的电子角分布可以观察到重大差异。当电子能量较高时，这种差异消失，表明低能电子的产生是量子型的，受库仑势的影响很大，而高能电子的产生是经典型的，受库仑相互作用的影响较小.我们的结果也比较了库仑-Volkov（CV）模型的计算。
2007-12-05 physics.atom-ph physics.comp-ph
Laser-induced Coulomb explosion of the LiI molecule and of its dimer
Aarhus University（奥胡斯大学）
本研究利用激光诱导库仑爆炸技术，分析LiI分子及其二聚体的双电离过程和核间距离分布，揭示了激光脉冲对分子结构和碎片化的影响。
2026-01-29 physics.atm-clus physics.atom-ph
Laser-induced Coulomb explosion of heteronuclear alkali dimers on helium nanodroplets
本文利用符合过滤方法从同核与异核碱金属二聚体混合物的库仑爆炸信号中分离出异核二聚体的动能分布，并据此确定核间距分布，以 LiK 和 NaK 为例验证了方法有效性。
2024-01-17 physics.atm-clus physics.atom-ph
Quasistatic limit of the strong-field approximation describing atoms and molecules in intense laser fields
本文导出了描述线偏振激光场作用下原子或分子系统电离率的速度规范强场近似的准静态极限。结果表明，在低频极限的电离率是成正比的激光频率，如果库仑长程相互作用存在。给出了相应比例系数的表达式。由于在推导中既没有采用鞍点近似，也没有采用小动量近似，因此所得表达式代表了精确的渐近极限。该结果用于提出库仑校正因子。最后，非零激光频率的渐近表达式的适用性进行了研究。
2007-01-25 physics.atom-ph
Laser-induced Coulomb Explosion Imaging of Alkali Dimers on Helium Nanodroplets
碱金属二聚体，$\mathrm{Ak}_2$，驻留在表面上的He nanodrops的双电离，由于从一个强烈的，50-fs的激光脉冲的多光子吸收，导致分裂成一对碱金属阳离子。基于测量的$\mathrm{Ak}^+$碎片离子的动能分布$P(E_{\text{kin}})$，我们通过$\mathrm{Ak}_2^{2+}$势曲线反演核间距分布$P(R)$。获得了$\mathrm{{Na}_2}$、$\mathrm{K}_2$、$\mathrm{Rb}_2$和$\mathrm{Cs}_2$在1 $^1Σ_{g}^+$基态和最低三重态1 $^3Σ_{u}^+$下的结果，以及$\mathrm{Li}_2$在1 $^3Σ_{u}^+$态下的结果。对于$\mathrm{Li}_2$、$\mathrm{K}_2$和$\mathrm{Rb}_2$，测得的$P(R)$的中心接近1 $^1Σ_{g}^+$和1 $^3Σ_{u}^+$态振动基态的波函数$Ψ(R)$的中心，而对于$\mathrm{{Na}_2}$和$\mathrm{{Cs}_2}$，观察到小的位移.对于所有的$\mathrm{{Ak}_2}$，测量的$P(R)$的宽度比$|Ψ(R)|^2$宽2-4倍。我们讨论了多光子电离中的共振效应以及$\mathrm{Ak}^+$离子与He液滴相互作用引起的$P(R)$与$|Ψ(R)|^2$的偏离。尽管有…
2022-12-07 physics.atm-clus physics.atom-ph
Multielectron ionization in O$_2^+$ driven by intense infrared laser pulses
University College London（伦敦大学学院）
该研究通过扩展半经典模型，探讨强红外激光驱动下O₂⁺的多电子电离及高能级态形成，揭示了受阻三电离的物理机制。
2026-02-16 physics.atom-ph
Electron release of rare gas atom clusters under an intense laser pulse
计算原子团簇的能量吸收作为激光脉冲长度$T$的函数，我们发现临界$T^*$的最大值。我们表明，$T^*$可以链接到一个最佳的集群半径$R^*$。这个半径的存在可以归因于最初在双原子分子中发现的增强电离机制。我们的研究结果表明，增强电离应该是广泛的一类稀有气体团簇。从一个简单的库仑爆炸模型出发，导出了最大能量释放与适当比例的膨胀时间之间的解析关系式，该关系式可用脉冲长度$T^*$表示。
2002-06-19 physics.atm-clus physics.atom-ph
Attosecond Interference Induced by Coulomb-Field-Driven Transverse Backward-Scattering Electron Wave-Packets
在强红外激光场中原子的光电子动量分布中发现了一种新的普遍的干涉结构。理论分析表明，这种结构可以归因于库仑场驱动的光电子在垂直于激光场的方向上的后向散射的一种新形式，而不是传统的沿激光偏振方向的再散射。这种横向后向散射过程与激光电场峰值附近小于200阿秒的时间间隔内初始电离的光电子族密切相关。这些电子在激光场中获得接近零的返回能量，将仅被离子库仑场拉回并在横向方向上反向散射。此外，该再散射过程主要发生在第一或第二返回时间，从而引起光电子的不同相位。这些光电子之间的干涉导致了独特的弯曲干涉条纹，这是目前大多数强场实验都可以观察到的，开辟了一种新的方式来记录原子和分子中的电子动力学，其时间尺度比光学周期短得多。
2016-02-18 physics.atom-ph
Bond-selective fragmentation of water molecules with intense, ultrafast, carrier envelope phase stabilized laser pulses
载波包络相位（CEP）稳定脉冲的强度为800 nm的光的5 fs的持续时间被用来探测同位素取代的水，HOD的dications的解离动力学。HOD $^{2+}$解离成H $^+$ + OD $^+$或D $^+$ + OH $^+$。这两个通道的分支比是CEP依赖性的;在不同的CEP值下，OD $^+$ /OH $^+$比（相对于用CEP不稳定脉冲测量的）从150%变化到超过300%，打开了同位素依赖性控制分子键断裂的前景。HOD $^{2+}$库仑爆炸时释放的动能也与CEP有关。强大的理论挑战被确定为适当的洞察力的整体动力学，其中涉及非绝热场电离HOD HOD $^+$，从那里，HOD $^{2+}$通过电子再散射。
2013-07-29 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Nuclear kinetic energy spectra of D_2^+ in intense laser field: Beyond Born Oppenheimer approximation
同时研究了线偏振强激光场中氘分子离子的振动核动力学和全维电子动力学。求解了D2+离子在激光电场作用下的含时薛定谔方程，模拟了复杂的离解电离过程，并与最近的相关实验结果进行了比较.在本工作中，R依赖的电离率和增强电离现象超出了Born-Oppenheimer近似（BOA）的介绍和计算。核动能释放谱的亚结构表现为库仑爆炸能谱和离解电离通道中的离解能谱。对这些不同的子谱在总谱中的显著性和微量性进行了比较和讨论。
2008-03-05 physics.atom-ph physics.comp-ph
Triple ionization and "frustrated" triple ionization in triatomic molecules driven by intense laser fields
我们建立了一个三维半经典模型来处理强驱动线性三原子分子HeH $_{2}^{+}$中的三电子逃逸动力学。我们的模型包括库仑奇点。因此，为了避免非物理的自电离，我们采用两个标准来关闭两个束缚电子之间的库仑排斥力，并在一个电子的运动主要由激光场决定时将其打开。我们调查三重和“受挫”三重电离。在后一个过程中，两个电子逃逸，而一个电子保持束缚在里德伯态。我们发现，两个途径占主导地位的“受挫”三重电离，在“受挫”双电离。我们还发现，与H $^{+}$相比，保持在里德伯态的电子更有可能附着在He $^{2+}$上。我们的结果表明，在三重电离和“受挫”三重电离的电子关联是弱的。此外，我们计算的动能的总和，以及最终的离子碎片在三重和“受挫”三重电离的角模式。这些模式表明，断裂分子偏离其初始线性构型。
2020-10-30 physics.atom-ph
Nonlinear Bethe-Heitler Pair Creation in an Intense Two-Mode Laser Field
研究了核库仑场与强双模激光场相互作用中的正负电子对产生。对于双色激光场，我们研究了在连续变化的激光频率比和量子干涉效应，这可能会发生在可调谐的情况下，可调谐和不可调谐的频率所产生的差异。我们表明，干涉体现在角分布和总的成对产生率的创建粒子。此外，通过改变这两种模式的振幅，我们研究了在任意椭圆偏振的单色激光波对创建。
2013-10-26 hep-ph physics.atom-ph
Harmonium in intense laser fields: excitation, absorption, and transparency
众所周知，两个（库仑相互作用）非相对论性电子的动力学被抛物势所限制，并被经典的强激光场（在偶极近似下）驱动，是完全可解的。我们计算了谐振子态的含时布居和从激光吸收的能量。事实证明，所有可观测量敏感依赖的关键实体是在谐振子频率下评估的激光场的傅里叶变换矢量势的模平方。该系统是透明的激光场配置，这个实体消失。我们讨论了转移概率的泊松统计行为，并分析了初始状态完全生存和完全耗尽的条件。
2007-01-12 physics.atom-ph physics.optics
An Efficient and Accurate Grid Method for Solving the Time-Dependent Schroedinger Equation: Application of Coulomb Wave Function DVR to Atomic Systems in Strong Laser Fields
提出了一种求解强激光脉冲与原子系统相互作用的含时薛定谔方程的高精度网格方法。通常，波函数的角部分用球谐函数展开。径向坐标的离散采用库仑波函数构造的离散变量表示，而不是通常的有限差分（FD）格式。为了精确描述原子系统的电离动力学，库仑波函数离散变量表示法（CWDVR）所需的网格点数比FD方法少3-10倍。CWDVR的网格点分布不均匀，在原点附近网格较细，在较大距离处网格较粗。CWDVR方法的另一个重要优点是它能精确地处理库仑奇异性，并能很好地表示连续波函数。波函数的时间传播使用公知的Arnoldi方法来实现。作为例子，本文方法应用于强激光场中H和H $^-$的多光子电离。本文还研究了静态电场对H原子的短时激发和电离动力学。在较宽的光子能量和激光强度范围内，用这种方法计算的电离率与其它理论计算的电离率吻合得很好。
2006-04-21 physics.atom-ph physics.comp-ph
Coulomb focusing in retrapped ionization with near-circularly polarized laser field
测量了强近圆偏振激光场中氩原子光电子动量的全三维分布。我们观察到，在410 nm近圆偏振场作用下，电子的横向动量分布随激光强度的增加而变窄，这与绝热理论预测的规律相反。通过分析实验测量的动量分辨角动量分布和相应的半经典射出电子的轨迹，窄化可以归因于一个临时的陷阱，从而在准束缚态的原子势的光电子的聚焦。在近圆偏振激光场作用下，避免了与再散射电子的强库仑相互作用，从而突出了再俘获过程中的库仑聚焦。我们相信这些发现将有助于理解和控制库仑耦合系统中的电子动力学。
2019-11-22 physics.atom-ph
Inclusion of Coulomb effects in laser-atom interactions
我们研究了库仑相互作用在强场过程中的作用。我们发现，库仑场的离子使其存在已知的，即使在高强度的激光场，在强场近似的假设相反。本文用四种模型分析了任意激光偏振态下电子电离后的动力学行为：偶极近似下的哈密顿模型、强场近似下的哈密顿模型、库仑修正强场近似下的哈密顿模型和导引中心模型。这些模型清楚地说明了库仑效应，特别是库仑聚焦和库仑不对称。我们表明，库仑校正的强场近似和指导中心是互补的，在这个意义上说，库仑校正的强场近似描述以及短时间尺度的现象（短于激光周期），而指导中心是非常适合于描述长时间尺度的现象（长于激光周期），如库仑驱动的共振和里德堡态的创建。
2019-02-05 nlin.CD physics.atom-ph
Strong-Field S-Matrix Theory With Coulomb-Volkov Final State in All Orders
尽管强场KFR或SFA模型长期以来一直用于强激光场中各种过程的分析，但众所周知，它不能解释末态库仑相互作用。由于它的重要性无处不在的电离过程中，许多启发式的尝试已经在过去几十年来占最终状态库仑相互作用的SFA。也是为了这个目的，很久以前引入了一个具有所谓库仑-沃尔科夫最终状态的特设模型。然而，到目前为止，还没有系统的强场S-矩阵展开的库仑-Volkov最终状态可以找到，这里我们解决了这个长期存在的问题，确定库仑-Volkov哈密顿量，确定在最终状态的rest-interaction，并显式构造的库仑-Volkov传播子（或格林函数）。我们用它们来推导出完整的S-矩阵系列的库仑-Volkov最终状态在所有订单的电离振幅。结果以“速度”和“长度”计量器给出。我们还提出了一个规范独立版本的库仑-Volkov S-矩阵系列。
2016-06-07 physics.atom-ph
Effect of Stark shift on low-energy interference structure in strong-field ionization
采用改进的量子轨道Monte Carlo方法，结合初态Stark位移、库仑势和多电子极化诱导偶极势，重新讨论了强激光场作用下氙原子光电子动量分布中低能干涉结构的起源，并分析了这三种效应的不同贡献.在光电子动量谱的低能部分，除了已被充分研究的径向指状干涉结构外，还发现了由激光场多周期时间窗口发射的电子波包之间的干涉引起的环状干涉结构.这是库仑势和斯塔克位移共同作用的结果。我们的发现提供了新的见解与强激光场的原子和分子的电子动力学成像。
2020-09-17 physics.atom-ph
Classical calculation of high-order harmonic generation of atomic and molecular gases in intense laser fields
基于我们以前的工作（Eur.Phys.J.D6，319（1999）; Chin.Phys.Lett. 18，236（2001）），我们发展了一种计算激光驱动原子和分子产生高次谐波的经典方法。系统中的库仑奇异性已被去除的正则化程序。用α角变量产生满足系统反演对称性的初始微正则分布。数值模拟表明，在一定的激光强度范围内，出现了一个只有奇次谐波的谐波平台。在较高的强度下，由于混沌的存在，光谱变得更嘈杂。随着激光强度的进一步增加，电离发生，高次谐波消失。因此，混沌在光谱中引入了噪声，电离抑制了谐波的产生，电离的开始跟随混沌的开始。
2001-03-02 physics.atom-ph
Transient dynamics in cavity electromagnetically induced transparency with ion Coulomb crystals
实验研究了在电磁感应透明（EIT）条件下光腔场与大离子库仑晶体相互作用的瞬态动力学。EIT是通过将单光子水平的探测场和具有相反圆偏振的更强的控制场注入到光学腔的相同模式中来耦合40 Ca+离子的亚稳能级的塞曼子态来实现的。EIT相互作用的动力学研究在频域-通过测量探测场稳态反射率谱-和在时域-通过测量透明性的逐步建立。实验结果被观察到是在考虑到相互作用体积中的控制场的不均匀性与理论预测非常一致，并确认光-物质相互作用，可以实现与离子库仑晶体在光学腔的高度控制。
2017-06-28 physics.atom-ph quant-ph
Measuring Coulomb-Induced Ionization Time Lag with a Calibrated Attoclock
原子和分子中的电子不能立即对强激光场的作用作出反应。场最大值和电离率最大值之间的时间差（约100阿秒）出现。这种滞后表征了电子波函数对强场电离事件的响应时间，对电离电子的超快动力学过程有重要影响，但在实验中无法获得绝对滞后。在这里，一个校准attocock程序，这是一个简单的库仑诱导的时间校正电子轨迹，提出了测量两个不同的电离事件的相对滞后。使用该过程，差异（即，可以高精度地探测两个连续半激光周期中极性分子的电离时间滞后之间的相对滞后。
2021-03-31 physics.atom-ph physics.optics
A general model and toolkit for the ionization of three or more electrons in strongly driven atoms using an effective Coulomb potential for the interaction between bound electrons
我们建立了一个三维半经典模型来研究强红外激光脉冲驱动下三电子原子的三重和双重电离。在时间传播过程中，我们的模型充分考虑了库仑奇点，激光脉冲的磁场和原子核的运动，同时也考虑了三个电子的运动。我们开发的框架是通用的，可以考虑在强驱动原子的多电子电离与三个以上的电子。为了避免三个或更多电子的经典模型中出现的非物理自电离，我们用有效库仑势代替束缚电子对之间的库仑势。电子之间的库仑力，而不是都绑定完全考虑。我们开发了一套标准，以确定电子在时间传播过程中成为约束。我们比较了电离光谱与模型在这里开发和海森堡模型，其中包括一个潜在的限制电子接近核心。这样的谱包括沿激光场方向的电子动量之和以及相关的电子动量。我们还比较了这些结果与实验。
2022-01-28 physics.atom-ph
Strong light fields coax intramolecular reactions on femtosecond time scales
高能H $_2^+$离子的形成是由于线性醇（甲醇，乙醇，丙醇，己醇和十二烷醇）的裂解过程中分子内重排的结果，所述裂解由100 fs长的红外激光脉冲产生的峰值强度为8 $\times10^{15}$ W cm $^{-2}$的强光场诱导。偏振相关的测量表明，违反直觉，重排是由一个单一的激光脉冲内的强光场引起的，并且它发生在库仑爆炸的场电离的多电荷醇。
2004-08-02 physics.atom-ph
Attosecond signatures in photodissociation by an intense Ti:Sapphire pulse
在我们的模型中，电子动力学由两态近似描述。这可能是一个粗略的近似，因为它忽略了通过激发电子态和电离通道的耦合。然而，在高强度（相当于库仑力的激光场）和长波长（光子能量远低于电离势）下，解离过程通过涉及最低电子态的绝热极化发生。对于所讨论的实验，强度高于10 x14 W cm-2，光子能量为1.5eV，这种方法是合理的。更有争议的是忽略了脉冲期间的旋转加热（即分子重新排列）。然而，这个过程本质上是一个内部弛豫，对于50 fs脉冲，它的影响很小。为了计算离解谱，我们应用了分子光电离的离散化方法4）求解对偶组态和动量空间中的量子方程。技术细节在Peng等人的论文中进行了讨论。
2006-04-14 physics.atom-ph physics.comp-ph
Adaptive control of CO$_2$ bending vibration: deciphering field-system dynamics
我们结合了自适应闭环优化，相位整形与有限的搜索空间和成像来控制动态和破译最佳脉冲。将该方法应用于强场库仑爆炸中CO $_2$弯曲振动的振幅控制。通过将谱相位表示为泰勒级数来约束搜索空间，该泰勒级数生成具有与该问题的自然物理特征相称的特征的脉冲。最佳的脉冲，获得了增强弯曲高达56%，相对于所观察到的高强度，转换限制脉冲。我们表明，（1）这一明智的选择减少参数集展开的动力学更加透明，（2）增强是一致的场诱导的结构变化的弯曲激发态的CO $_2^{2+}$，理论模拟已确定的状态，爆炸起源。
2008-10-24 physics.atm-clus physics.atom-ph
Spectral caustic in two-color high harmonic generation: role of Coulomb effects
双色强激光场在一定条件下产生的高次谐波光谱具有明显的极大值，这是由所谓的光谱焦散引起的。利用三维含时薛定谔方程的数值解，我们研究了由于焦散作为基本强度，波长和原子电离势的函数的最大值的宽度和产生增强的程度。结果表明，这种增强的程度可以很好地定量表征由一个单一的参数：在激光场中的自由电子振荡的半径的原子尺寸的比率。这种行为可以用光电子对母离子的库仑吸引来解释，而这种吸引对最大值宽度的影响可以忽略不计。选择场参数提供了一个显着的增强，我们计算的高次谐波宏观响应考虑到瞬态相位匹配。我们表明，焦散特性可以用来提供一个准单色XUV源与几乎线性的频率与时间的关系。这种源特别可用于时间分辨单次激发XUV成像。
2019-01-29 physics.atom-ph physics.optics
Clusters in Intense XUV pulses: effects of cluster size on expansion dynamics and ionization
我们研究了Ar $_{55}$ -Ar $_{2057}$与强烈的极紫外（XUV）脉冲的相互作用上的集群大小的影响，使用的模型，我们开发的早期，包括通过碰撞激发电离作为中间步骤。我们发现，这些辐照集群的动力学是占主导地位的碰撞。较大的团簇具有更高的碰撞性，产生更高的电荷状态，并且比较小的团簇更快地这样做。发现通过碰撞产生的更高的电荷态减少了总的光子吸收，因为Ar $^{2+}$和更高的电荷态不再是光可及的。我们称这种机制为\textit{collisionally reduced photoabsorption}，它使Ar $_{55}$和45% Ar $_{2057}$的有效团簇光吸收截面减少了30%以上。与相同原子数的气体靶相比。在激光相互作用后不久，对壳结构的研究显示了一个几乎均匀带电的核，其具有适度带电的外壳，该外壳通过碰撞演变为高度带电的外壳。这导致了外层正壳层的爆炸和核心的缓慢膨胀，正如在较短波长的混合团簇中观察到的那样[1]。电子动能分布的时间演化开始于（大部分）麦克斯韦分布。较大的团簇最初具有较高的温度，但在激光脉冲之后被较小的温度所取代。大团簇的电子速度分布很快变为各向同性，而小团簇则保持由光电离产生的固有各向异性.最后，将总电子动能分布积分到激光空间分布和团簇尺寸的对数正态分布上，与最近的实验[2]进行比较，发现符合得很好.
2010-11-23 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.plasm-ph
