| Autor(en): |
Yulian V. Vanne |
Titel: |
Ionization of molecular hydrogen in ultrashort intense laser pulses |
| Gutachter: |
Alejandro Saenz; Wilhelm Becker; Eva Lindroth |
| Erscheinungsdatum: |
30.03.2010 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-100110597)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Wasserstoff Molekül, Ionisation, Zeitabhängig Schrödingergleichung, Anregung, Starkfeldnäherung |
| Schlagwörter (eng): |
Molecular hydrogen, Time-dependent Schrödinger equation, Ionization, Excitation, Strong-field approximation |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Lizenz: |
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| Zitationshinweis: |
Vanne, Yulian V.:
Ionization of molecular hydrogen in ultrashort intense laser pulses;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 30.03.2010, urn:nbn:de:kobv:11-100110597
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| Abstract (ger): |
| Ein neuer numerischer ab initio Ansatz wurde entwickelt und zur
Lösung der zeitabhängigen Schrödingergleichung für zweiatomig Moleküle mit
zwei Elektronen (z.B. molekularer Wasserstoff), welche einem intensiven
kurzen Laserpuls ausgesetzt sind, angewandt. Die Methode basiert auf der
Näherung fester Kernabstände und der nicht-relativistischen Dipolnäherung und
beabsichtigt die genaue Beschreibung der beiden korrelierten Elektronen in
voller Dimensionalität. Die Methode ist anwendbar für eine große Bandbreite
von Laserpulsparamtern und ist in der Lage, Einfachionisationsprozesse sowohl
mit wenigen als auch mit vielen Photonen zu beschreiben, sogar im
nicht-störungstheoretischen Bereich. Ein entscheidender Vorteil der Methode
ist ihre Fähigkeit, die Reaktion von Molekülen mit beliebiger Orientierung
der molekularen Achse im Bezug auf das linear polarisierte Laserfeld in
starken Feldern zu beschreiben. Dementsprechend berichtet diese Arbeit von
der ersten erfolgreichen orientierungsabhängigen Analyse der
Multiphotonenionisation von H2, welche mit Hilfe einer numerischen Behandlung
in voller Dimensionalität durchgeführt wurde. Neben der Erforschung des
Bereichs weniger Photonen wurde eine ausführliche numerische Untersuchung der
Ionisation durch ultrakurze frequenzverdoppelte Titan:Saphir-Laserpulse (400
nm) präsentiert. Mit Hilfe einer Serie von Rechnungen für verschiedene
Kernabstände wurden die totalen Ionisationsausbeuten für H2 und D2 in ihren
Vibrationsgrundzuständen sowohl für parallele als auch für senkrechte
Ausrichtung erhalten. Eine weitere Serie von Rechnungen für 800nm Laserpulse
wurde benutzt, um ein weitverbreitetes einfaches Interferenzmodel zu
falsifizieren. Neben der Diskussion der numerischen ab initio Methode werden
in dieser Arbeit verschiedene Aspekte im Bezug auf die Anwendung der
Starkfeldnäherung für die Erforschung der Reaktion eines atomaren oder
molekularen Systems auf ein intensives Laserfeld betrachtet. |
| Abstract (eng): |
| A novel ab initio numerical approach is developed and applied that
solves the time-dependent Schrödinger equation describing two-electron
diatomic molecules (e.g. molecular hydrogen) exposed to an intense ultrashort
laser pulse. The method is based on the fixed-nuclei and the non-relativistic
dipole approximations and aims to accurately describe both correlated
electrons in full dimensionality. The method is applicable for a wide range
of the laser pulse parameters and is able to describe both few-photon and
many-photon single ionization processes, also in a non-perturbative regime. A
key advantage of the method is its ability to treat the strong-field response
of the molecules with arbitrary orientation of the molecular axis with
respect to the linear-polarized laser field. Thus, this work reports on the
first successful orientation-dependent analysis of the multiphoton ionization
of H2 performed by means of a full-dimensional numerical treatment. Besides
the investigation of few-photon regime, an extensive numerical study of the
ionization by ultrashort frequency-doubled Ti:sapphire laser pulses (400 nm)
is presented. Performing a series of calculations for different internuclear
separations, the total ionization yields of H2 and D2 in their ground
vibrational states are obtained for both parallel and perpendicular
orientations. A series of calculations for 800nm laser pulses are used to
test a popular simple interference model. Besides the discussion of the ab
initio numerical method, this work considers different aspects related to the
application of the strong-field approximation (SFA) for investigation of a
strong-field response of an atomic and molecular system. Thus, a deep
analysis of the gauge problem of SFA is performed and the quasistatic limit
of the velocity-gauge SFA ionization rates is derived. The applications of
the length gauge SFA are examined and a recently proposed generalized Keldysh
theory is criticized. |
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