Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)

В.С. Попов
Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация

В основе теоретического описания процесса нелинейной фотоионизации атомов и ионов под действием сильного лазерного излучения лежит теория Келдыша, предложенная в 1964 г. В статье дан обзор этой теории и ее современного развития. Рассмотрены энергетическое и угловое распределения фотоэлектронов в случае линейной, циркулярной и эллиптической поляризации лазерного излучения, скорость ионизации атомных состояний в монохроматической электромагнитной волне и под действием ультракороткого лазерного импульса различной формы, импульсные и угловые спектры фотоэлектронов в этих случаях. Обсуждаются предельные случаи туннельной (γ " 1) и многофотонной (γ " 1) ионизации, где γ — параметр адиабатичности, или параметр Келдыша. Вычислена вероятность надбарьерной ионизации атомов водорода в низкочастотном лазерном поле. Обсуждается влияние сильного магнитного поля на вероятность ионизации. Рассмотрен процесс лоренцевой ионизации, возникающей при движении атомов и ионов в постоянном магнитном поле. Описаны свойства точно решаемой модели: ионизация s-уровня, связанного силами нулевого радиуса действия, в поле циркулярно поляризованной электромагнитной волны. На этом примере обсуждается метод регуляризации Зельдовича в теории квазистационарных состояний. Проведено сравнение теории Келдыша с экспериментом. Кратко обсуждается релятивистская теория ионизации, применимая в тех случаях, когда энергия связи атомного уровня сравнима с массой покоя электрона (многозарядные ионы) и подбарьерное движение электрона нельзя уже считать нерелятивистским. Рассмотрен аналогичный процесс рождения электрон-позитронных пар из вакуума полем мощных оптических или рентгеновских лазеров (эффект Швингера). В расчетах используется метод мнимого времени, дающий удобный и физически наглядный способ вычисления вероятности туннелирования частиц через переменные во времени барьеры. В приложениях обсуждаются свойства асимптотических коэффициентов атомной волновой функции, разложения для функции Келдыша и так называемая "теория ADK’.

Текст pdf (728 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2004v047n09ABEH001812

PACS: 12.20.Ds, 32.80.−t, 42.50.Hz (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0174.200409a.0921
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2004/9/a/
Web of Science

000226203600001
ADS NASA

2004PhyU...47..855P
Цитата: Попов В С "Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)" УФН 174 921–951 (2004)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Русский

English

@article{Popov:2004,
	author = {V. S. Popov},
	title = {Tunnel and multiphoton ionization of atoms and ions in a strong laser field (Keldysh theory)},
	publisher = {Uspekhi Fizicheskikh Nauk},
	year = {2004},
	journal = {Usp. Fiz. Nauk},
	volume = {174},
	number = {9},
	pages = {921-951},
	url = {https://ufn.ru/ru/articles/2004/9/a/},
	doi = {10.3367/UFNr.0174.200409a.0921}
}

English citation: Popov V S “Tunnel and multiphoton ionization of atoms and ions in a strong laser field (Keldysh theory)” Phys. Usp. 47 855–885 (2004); DOI: 10.1070/PU2004v047n09ABEH001812