Như phía trên đã chỉ ra, khi tương tác với LASER cường độ mạnh thì điện tử
bức ra theo cơ chế xuyên hầm và có thể chuyển động tuân theo cơ học cổ điển. Lewenstein đưa ra mô hình ba bước giải thích cơ chế phát xạ sóng hài bậc cao đối
với nguyên tử:
HHG phát ra từ nguyên tử được giải thích từ mô hình ba bước - được gọi là
mô hình Lewenstein.
(i) Bước 1 - Electron xuyên hầm qua rào thế tạo bởi thế ion của nguyên tử và
cường độ trường LASER, và xuất hiện trong miền liên tục. (ii) Bước 2 - Electron tự do được gia tốc trong trường của LASER, và có
Sụ 1011 hóa tru ỏng e gia tôc và tái va cliạm
quang học vói nguyên tũ mẹ
HHG thu được từ nguyên tử được nghiên cứu và biết được nhờ vào tính đối
xứng qua tâm. Tuy nhiên, phân tử là hệ không đẳng hướng, và sự sắp xếp hỗn độn
của phân tử cản trở các nhà nghiên cứu trong việc tìm hiểu chi tiết về đặc trưng vật
lý của HHG phát ra từ phân tử. Nhưng gần đây khả năng sắp xếp và định phương
phân tử bằng LASER phát triển tạo điều kiện khởi đầu để khám phá HHG từ phân
tử, từ những đối xứng khác nhau của chúng.
Động năng cực đại cho việc quay lại của electron được dự đoán là K = 3.17Up
điều này dẫn đến một định luật nổi tiếng cut off cho năng lượng của photon
c o < I + 3 . 1 7 Ơ ( 1 )
p p
Trong đó: Ip là thế ion hóa của nguyên tử, và Up là thế truyền động trong trường LASER.
Sóng hài bậc cao phát ra từ phân tử cũng có tính chất tương tự như từ nguyên
tử. Điều này nghĩa là ý tưởng cơ bản là mô hình ba bước cũng có thể áp dụng cho
HHG thu được từ phân tử.
Cơ sở cho mô hình tính toán của Lewenstein dựa trên hai giả thiết gần đúng
được Keldysh (Strong Field Approximation) đưa ra lần đầu tiên khi tính toán
LASER tác dụng. Để thu được HHG ta điều chỉnh cường độ LASER sao nguyên tử ion hóa theo cơ chế xuyên hầm.
Khi đó một phần hàm sóng của electron ở trạng thái cơ bản y/g xuyên hầm sang vùng phổ liên tục trong một phần của chu kỳ quang học của LASER và được coi như electron tự do đúng theo giả thiết thứ nhất. Sau khi được giải phóng tự do,
electron chuyển động dưới tác dụng của trường LASER và tuân theo các quy luật
của cơ học Newton. Do trường LASER đổi chiều liên tục nên electron dao động với
biên độ lớn aw, ban đầu electron bị kéo ra xa ion mẹ và sau đó trở về và va
chạm với (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ion mẹ khi trường LASER đổi chiều. Sự kết họp của phần hàm sóng trở về va chạm
\ực với phần hàm sóng ở trạng thái cơ bản còn lại của electron sinh ra một
lưỡng
cực. Lưỡng cực này dao động cùng với sự dao động của electron trong trường ngoài. Chính sự dao động của lưỡng cực này phát ra các bức xạ điều hòa mà ta gọi
là các sóng hài bậc cao.
Đặc điểm của sóng hài:
• Là sóng thứ cấp cấp có tần số gấp nhiều lần tần số của LASER ban đầu. • Là bức xạ gồm các photon năng lượng cao hơn năng lượng kích thích. • HHG chỉ phát ra ở tần số là bội số lẽ của LASER ban đầu.
• Cường độ sóng hài do tương tác LASER-phân tử phụ thuộc vào góc định phương. Quy luật mà Cokum đã chỉ ra khi lần đầu phát hiện hiệu ứng phát xạ sóng
Mục II