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Gao, Cong-Zhang. Ionization dynamics of atoms and molecules subject to intense laser pulses from femtoseconds to attoseconds

Gao, Cong-Zhang (2016). Ionization dynamics of atoms and molecules subject to intense laser pulses from femtoseconds to attoseconds.

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Résumé en francais

La recherche sur la dynamique électronique des atomes et des molécules, exposés à des champs laser intenses, a suscité un grand intérêt dans de nombreuses disciplines au cours des décennies. Dans ce domaine, les expériences de l'interaction laser-matière, pour l'exploration des mécanismes sous-jacents, sont en réelle expansion avec l'avènement des impulsions laser de ultracourtes (femtoseconde et attoseconde). Cependant, la description théorique du l'irradiation laser reste un défi, en particulier pour les systèmes complexes comme le fullerène C60. Pour ce faire, nous exploitons à part entière "La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité dépendant du temps (TDDFT)", pour décrire l'émission d'électrons induite par un large éventail d'impulsions laser, de faible à forte intensité, et de la femtoseconde à l'attoseconde de durée. La première partie de la thèse consiste en l'étude de la dynamique électronique du C60, irradié par des impulsions laser de l'ordre de la femtoseconde. Trois mécanismes, l'ionisation à un photon, l'ionisation multi-photon, et l'ionisation à champ fort, sont largement explorés via les Spectres de PhotoÉlectrons (PES) et la Distribution Angulaire des Photoélectrons (PAD). Notre analyse montre que pour une ionisation à un photon, les PES révèlent essentiellement les états occupés à une particule qui peuvent être associés à la dépletion orbitale. Les PAD, quant à eux, peuvent être définis comme un paramètre d'anisotropie sensible aux états électroniques, et non à la fréquence du laser. Pour une ionization multi-photon, les PES sont principalement générés par les orbitales les plus élevées, et les PAD révèlent l'augmentation de l'anisotropie avec l'ordre des photons. Pour une ionisation à champ fort, les PES sont caractérisés par un large plateau à hautes energies, cause de la réintégration des électrons émis, les détails de ce plateau sont analysés à l'aide d'un modèle à trois étapes. Les PAD des électrons à haute énergie montrent un fort alignement le long de la polarisation laser, générant ainsi un faisceau d'électrons hautement collimaté. De plus, nous discutons également des effets de la température du mouvement ionique sur les PES et PAD. La deuxième partie du travail est centrée sur l'ionisation des atomes et des molécules qui sont soumis à des impulsions de l'ultraviolet extrême (XUV) de l'ordre de l'attoseconde en présence d'un champ infrarouge (IR). En utilisant des paramètres laser similaires aux expériences, nous constatons que pour l'atome He, l'ionisation est répartie en cycles sur l'échelle attoseconde de temps en function du déphasage entre les ondes IR et XUV, alors que pour l'atome Ar ceci n'existe pas. Pour mieux comprendre ce phénomène, nous faisons une étude systématique sur l'effet des paramètres clé du laser dans le régime IR. Nos résultats montrent que l'intensité du laser IR et la fréquence XUV sont des paramètres décisifs. Nous étudions en outre, les effets de résonance sur l'émission d'électrons dans Na2, et nous constatons que modèle d'ionisation peut être liée soit à la fréquence laser IR, soit la fréquence propre du système. Nous étendons ensuite au régime mi-IR (MIR), où des modèles d'ionisation plus complexes sont observés. Enfin, nous développons un modèle schématique qui représente l'émission d'électrons dans un champ laser à deux couleurs, et une solution analytique de la probabilité d'ionisation est également obtenue, ce qui explique bien les principales caractéristiques du modèle d'ionisation.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Suraud, Eric
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Physique Théorique - Toulouse (LPT), UMR 5152
Mots-clés libres :La dynamique électronique - Les Spectres de photoélectrons - La Distribution angulaire des photoélectrons - TDDFT - L'ionisation sous-cycle - Les effets de résonance
Sujets :Physique
Déposé le :13 Jan 2017 15:51