強場超快光學（簡體書）

《強場超快光學》是以《超強超短激光秒衝與物質相互作用專題》課程為基礎，專門介紹強場超快過程，特別是強場電離、高次諧波發射及阿秒脈衝產生的課程， 也是物理學專業研究生的學位課。本課程概述了強場電離、高次諧波發射及阿秒脈衝產生的研究歷程，並結合近幾年我們研究團隊所做的工作，介紹了強場原子非次序雙電離、強場分子非次序雙電離、強場分子非次序三電離及強場受挫雙電離的理論工作，同時也詳細的介紹了我們產生阿秒脈衝的實驗方案及結果。通過系統地學習該課程，使學生在原子分子層面深刻理解強場超快過程，進而提升學生在理論分析、程序設計、數值計算、圖像處理等方面的能力。

李盈儐，理學博士，碩士生導師，信陽師範大學物理電子工程學院副教授。2010年7月於信陽師範大學獲得理學學士，同年9月於本校攻讀碩士學位，師從余本海教授。2011年9至2013年5月在華中科技大學超快光學實驗室交流學習，合作導師為“長江學者、國家杰青”陸培祥教授。2014年9月考入南京大學攻讀博士學位，師從著名的團簇物理學專家王廣厚院士以及“*新世紀優秀人才支持計劃獲得者”萬建國教授。主要從事強激光脈衝驅動的原子分子電離特性及超快電子動力學理論研究。在光學及原子分子物理領域主流期刊上發表學術論文50余篇。承擔國家自然科學基金項目5項、河南省高等學校重點科研項目計劃1項，獲得信陽師範大學“南湖學者”青年項目支持。指導的碩士研究生1人獲得國家獎學金、1人獲得河南省優秀碩士學位論文。

（1）針對性強，該教材與同類教材相比具有很強的針對性。如《強激光中的原子、分子與團簇》是重點介紹半經典模型下強場原子電離及高次諧波發射過程，然後推廣到更複雜的體系分子乃至團簇；該《強場超快光學》教材則是基於經典力學方法，闡述該方法的基本概念、理論和方法，重點介紹經典方法下強場超快電子動力學特性。（2）適用性強，《強場超快光學》從*初的《激光物理》到《超強超低激光脈衝與物質相互作用》已歷經數十年教學實踐，目前已經過項目組成員多次修訂，在概念的闡述、原理的論證、公式的推導、數據與圖表的引用等方面基本上做到了準確無誤；教材結構嚴謹、合理、完整，文字準確、流暢，符合規範化要求，插圖正確、文圖配合恰當；注重理論聯繫實際，教材中所介紹的研究成果均給出了詳細的研究方法，便於學生自學和理解、掌握與應用所學知識。該教材既努力反映現代科學技術的新成就，將新的分析計算方法和新的研究成果引入到教材中，又考慮到教材的內容能與我國強場領域的發展相適應，後續將通過修訂和改變不斷得到更新和完善。 （3）落實立德樹人根本任務，融入課程思政元素。該教材緊密圍繞立德樹人根本任務，在選材方面注重知識傳授、價值觀塑造和能力培養的多元統一，自然地融入課程思政元素。單元主題涉及強場物理的多個方面，讓學生通過學習，達到開闊視野，提高專業素養。教材中介紹的代表性科研成果大多是國內杰出專家所做，這有助於提升學生民族自豪感，體現文化自信。

人們每天都會接觸到光，光是人類生活中必不可少的一部分。人們研究光學已經持續了幾千年，並且還在不斷地研究。光學是研究光的傳播及其與物質相互作用的學科，在早期的光學研究中，人們主要以反射定律和折射定律為基礎開展幾何光學研究。在現代光學研究中，人們主要研究出現激光之後的光學新進展。激光科學發軔於1917年A.Einstein 提出的受激輻射概念，融匯了量子理論、無線電電子學、微波波譜學和固體物理學。在歷經了眾多科學家的長期研究之後，T.Maiman在1960年終於製造出了人類史上的第一臺激光器。此後，隨著調Q技術、鎖模技術以及啁啾脈衝放大技術等的發展，激光技術實現了突飛猛進的發展和廣泛的應用。激光脈衝的脈寬逐漸從*初的百微秒發展到了納秒、皮秒，甚至飛秒，強場超快光學儼然成為現代物理學的一個璀璨成果。本書較全面地介紹強場超快光學領域的基礎知識和*新進展，以及編者在該領域從事的課題研究和主要成果。各章的主要內容如下：第1章系統地介紹強場超快現象和物理過程，從單電離到非次序雙電離和受挫雙電離；第2章主要介紹強場電離過程的理論模型；第3章和第4章分別介紹強激光場中原子和分子的非次序雙電離；第5章介紹三電離及動力學過程；第6章主要介紹強激光場中受挫雙電離；第7章介紹高次諧波和阿秒脈衝的產生；第8章介紹高次諧波在超快探測領域的應用。本書可作為物理學、光學工程、電子科學與技術等專業研究生的教材，亦可作為相關專業科研人員的參考書。本書出版受到河南省研究生教育改革與質量提升工程項目（No.YJS2023JC27）的資助。本書編寫工作的具體分工如下：李盈儐負責第1章至第4章，陳紅梅負責第5章和第6章，翟春洋負責第7章和第8章，余本海負責全書的統稿。由於編者水平有限，書中難免存在錯誤和不足之處，望各位讀者不吝賜教。編者2023年6月

1緒論(1)

1.1強激光場中原子、分子單電離的物理過程(1)

1.2強激光場中原子、分子非次序雙電離(6)

1.3強激光驅動的受挫雙電離(21)

參考文獻(22)

2強場原子、分子非次序雙電離的理論模型(33)

2.1量子求解含時薛定諤方程的數值方法(33)

2.2基於強場近似的S矩陣理論模型(35)

2.3基於遂穿電離的半經典理論模型(38)

2.4全經典系綜理論模型(39)

參考文獻(41)

3強激光場中原子非次序雙電離(45)

3.1中紅外激光脈衝驅動的原子非次序雙電離(45)

3.2橢圓偏振激光場中原子非次序雙電離(65)

3.3正交雙色場驅動的原子非次序雙電離(76)

參考文獻(81)

4強激光場中分子非次序雙電離(88)

4.1中紅外激光場中分子非次序雙電離關聯電子動力學(88)

4.2周期量級激光脈衝驅動的分子非次序雙電離(102)

參考文獻(113)

5中紅外激光驅動的原子非次序三電離關聯電子動力學(119)

5.1強場原子三電離理論模型(119)

5.2正三價離子縱向動量分布和關聯電子動力學(122)

5.3關聯電子動力學的激光強度依賴(125)

參考文獻(129)

6強激光場中的原子受挫雙電離(133)

6.1線偏振激光場中的原子受挫雙電離(133)

6.2正交雙色場操控下原子受挫雙電離研究(141)

參考文獻(147)

7高次諧波和阿秒激光的產生(151)

7.1激光技術的發展及應用(152)

7.2高次諧波產生的理論模型(159)

7.3阿秒激光的產生(162)

參考文獻(164)

8高次諧波的探測與應用(172)

8.1高次諧波產生的實驗裝置(172)

8.2高次諧波的實驗探測裝置(174)

8.3高次諧波在探測分子結構過程中的應用(175)

8.4高次諧波在產生圓偏振阿秒激光光源中的應用(200)

參考文獻(210)強場超快光學目錄