Jonizacja i rekombinacja w silnym polu lasera attosekundowego
Praca w sposób logiczny i harmonijny łączy dwa wątki. Najpierw przedstawia aktualne
osiągnięcia w dziedzinie generacji i detekcji ultrasilnych i jednocześnie
ultrakrótkich impulsów lasera. Dobrze uzasadnia to podjęcie drugiego wątku: modelowego
badania wybranych procesów zachodzących w atomach oświetlonych takimi impulsami za
pomocą symulacji komputerowych.
(z recenzji prof. Andrzeja Raczyńskiego)
[Autor] nie tylko wykazał się obszerną wiedzą na temat dziedziny nauk fizycznych, w
której pracuje, ale także znajomością najnowszych metod obliczeniowych w fizyce
komputerowej i ich praktycznych zastosowań. Rozprawa napisana jest żywym i
niehermetycznym językiem. Przeczytanie, przynajmniej niektórych jej fragmentów, powinno
zachęcić młodych ludzi do rozpoczęcia pracy naukowej w tej szybko rozwijającej się i
ciekawej dziedzinie badań, jaką jest fizyka atomów, cząsteczek i impulsów laserowych
produkowanych obecnie w czołowych laboratoriach na świecie. Inne fragmenty tej rozprawy
powinny bardzo zainteresować osoby (niekoniecznie tylko fizyków), które w swej pracy
korzystają z metod numerycznych.
(z recenzji prof. Jarosława Bauera)
Wstęp/ 9
Część I Wprowadzenie do fizyki attosekundowej/ 13
Rozdział 1. Zjawiska nieliniowe w silnych polach lasera/ 15
1.1. Jonizacja ponadprogowa/ 16
1.2. Generowanie wyższych harmonicznych/ 18
1.3. Makroskopowy i mikroskopowy opis zjawiska generowania wyższych harmonicznych/ 27
1.4. Przykład obliczania widma HHG w oparciu o symulację kwantowomechaniczną/ 34
1.5. Rosnąca moc laserów i reżim relatywistyczny/ 40
1.6. Optyka ultraszybka - zapowiedź rozdziału 2/ 43
Rozdział 2. Fizyka attosekundowa/ 45
2.1. Ku impulsom ultraszybkim/ 47
2.2. Przełamywanie bariery attosekundowej/ 50
2.3. Kontrola przebiegu impulsu lasera/ 54
2.4. Jak generowane są impulsy attosekundowe?/ 57
2.5. Attosekundowa kamera smugowa/ 66
2.6. Krótki przegląd osiągnięć fizyki attosekundowej/ 72
Część II Stabilizacja i jej odpowiednik w rekombinacji w reżimie
fizyki attosekundowej/ 77
Rozdział 3. Stabilizacja adiabatyczna w jonizacji układów atomowych w
silnych polach/ 79
3.1. Stabilizacja adiabatyczna/ 86
3.1.1. Transformacja Kramersa dla cechowania długościowego w jednym wymiarze/ 88
3.1.2. Czułość dynamiki elektronu na fazę początkową pola lasera. Szybki dryf/ 91
3.1.3. Potencjał pola lasera/ 103
3.2. Równanie Kramersa-Hennebergera (równanie strukturalne)/ 106
3.2.1. Potencjał Kramersa-Hennebergera/ 107
3.2.2. Funkcja falowa w układzie laboratoryjnym/ 118
3.2.3. Związek z teorią Floqueta/ 122
3.3. Wolny dryf/ 124
3.4. Uogólnienia/ 133
3.4.1. Model KH w dwóch i trzech wymiarach/ 133
3.4.2. Wyjście poza przybliżenie dipolowe/ 144
3.4.3. Jonizacja dwu- i wieloelektronowa a stabilizacja/ 152
3.5. Inne badania dotyczące stabilizacji/ 160
3.6. Rekombinacja - zapowiedź rozdziału 5/ 162
Rozdział 4. Fotojonizacja układów atomowych z potencjałami dalekozasięgowymi:
wpływ obecności osobliwości w potencjale wiążącym na stabilizację dynamiczną/
165
4.1. Jednowymiarowy atom modelowy/ 168
4.4.1. Wpływ osobliwości na ewolucję funkcji falowej/ 175
4.1.2. Testy dla zsuniętego potencjału kulombowskiego/ 180
4.1.3. Wpływ kształtu potencjału na zjawisko stabilizacji/ 187
4.1.4. Wpływ kształtu obwiedni impulsu laserowego/ 191
4.1.5. Stany parzyste w jednowymiarowym atomie kulombowskim/ 196
4.2. Atom wodoru/ 199
4.2.1. Modelowanie potencjału/ 201
4.2.2. Wolny dryf/ 206
4.2.3. Modelowanie obwiedni lasera/ 208
4.2.4. Porównanie wyników uzyskanych dla atomu wodoru i jednowymiarowego potencjału
modelowego/ 210
Rozdział 5. Rekombinacja jonu i elektronu w obecności kilkuokresowego impulsu
lasera petawatowego/ 213
5.1. Rekombinacja promienista w obecności silnego pola lasera/ 214
5.2. Wybór stanu początkowego/ 221
5.3. Trójwymiarowy atom wodoru i atom modelowy z wygładzonym rdzeniem/ 224
5.4. Modele dwuwymiarowe/ 245
5.5. Układy jednowymiarowe/ 257
Podsumowanie/ 273
Załączniki
Uwagi na temat numerycznego rozwiązywania zależnego od czasu równania Schrödingera/
277
Załącznik A. Redukcja wymiarów w symulacjach trójwymiarowych/ 279
Załącznik B. Numeryczne metody rozwiązywania równania Schrödingera/ 289
2.1. Metody różnic skończonych/ 289
2.1.1. Metoda Cranka-Nicholson/ 290
2.1.2. Metoda ADI/ 294
2.2. Metoda FC/ 297
2.2.1. Rzeczywiste wielomiany Czebyszewa/ 298
2.2.2. Zespolone wielomiany Czebyszewa/ 300
2.2.3. Szybka transformata Fouriera/ 303
2.3. Zespolony potencjał absorbujący/ 304
Załącznik C. Komentarz na temat zalet użycia technologii CUDA/ 305
3.1. Technologia CUDA/ 306
3.2. Opłacalność użycia CUDA/ 308
Literatura/ 313
Atom ionization and laser assisted recombination in a super-strong field of an attosecond
laser pulse. Summary/ 331
Indeks terminów/ 333
