Введение к работе
Актуальность темы.
За последние пятнадцать лет, благодаря прогрессу лазерной спектроскопии, стало возможным получение сверхкоротких лазерных импульсов длительностью до 10 фемтосекунд, что меньше характерного времени тепловых колебаний молекул. Это дает возможность вмешательства в динамические процессы передачи возбуждения, тушения флюоресценции и диссоциации молекул, а в перспективе - возможность управления ходом химической реакции. Но для осуществления этого необходимо детальное знание динамики молекулярной системы, самого хода процессов накачки и релаксации. При высокой стоимости экспериментов фемтохи-мин и нетривпальности объяснения получаемых результатов, необходимо опережающее развитие теории элементарных процессов взаимодействия молекул с фемтоимпульсами. Задачи теории ставятся в трех направлениях: 1) определения оптимальной схемы и параметров экспериментов лазерной фемтохимии; 2) интерпретация полученных результатов; 3) прогнозирование процессов молекулярной динамики для опережающего управления.
В ходе иследований наше понимание процессов взаимодействия молекул с лазерными импульсами фемтосекунд ной длительности существенно обогатилось: было исследовано воздействие фазовой релаксации на динамику движения ансамбля ассоциированных колебательных состояний молекул - волновых пакетов, учтено влияние вращений и роль факторов Франка-Кондона. Уменьшение длительности воздействия импульсов приводит к усилению степени их локализации. Особый интерес представляет зависимость выходного сигнала от фазовой модуляции импульсов, т.н. чирпов. Чирпы определяют селективность возбуждения различных колебательных состояний. Динамика заселенности колебательных состояний определяется как длительностью импульса, так и формой его спектра. При этом важное значение имеет знак модуляции фазы (чирпа): отрицательный чирп сильнее воздейст-
_4 —
вует на селективность возбуждения. Исследования, проведённые в последние годы, показали, что изменением фазовой модуляции можно преобразовать вид начального волнового пакета, определяя, следовательно, его дальнейшую динамику.
Для решения этих задач необходима выработка как наглядных теоретических моделей, качественно объясняющих эволюцию возбужденных состояний молекулы, так и развитие базовой теории, позволяющую получать количественное согласие теории и эксперимента. В задачи теории входит также изучение путей использования дополнительных нелинейных эффектов в уже известных методах проведения экпериментов и предложение новых улучшенных схем.
Цель работы, состояла в изучении динамики движения ансамбля возбуждённых колебательных состояний (волновых пакетов), практической разработке приложений теории к классическому эксперименту типа « накачка - зондирование », разработка теории одноимпульсного фемтосекундного эксперимента с использованием динамического эффекта Керра.
Научная новизна.
а) Разработана аналитическая модель динамики волновых па
кетов, определяющая количество полных и дробных возрож
дений, доказана необратимость расдлывания волновых паке
тов для сильно нелинейных спектров.
б) Исследована зависимость характера динамики излучения па
ров йода в зависимости от чирпа возбуждающих импульсов.
в) Разработана теория одно и двухимпульсных фемтосекунд-
ных экспериментов, основанных на динамическом эффекте
Керра, а также проведен численный эксперимент для моле
кулы І2 в газовой фазе.
Практическая значимость.
Впервые создана аналитическая модель оптического фемтосекундного метода управления динамикой внутримолекулярного
— 5 —
движения. Предложена новая схема одноимпульсного фемтосе-кундного эксперимента, которая позволяет изучать воздействие фазовых свойств лазерных фемтосекундных импульсов на динамику колебательно-вращательного возбуждения молекул в течении первых десятков фемтосекунд от начала возбуждения. Предложенный метод представляется особенно перспективным для изучения фемтосекундных процессов в многоатомных молекулах.
Апробация работы. Результаты, вошедшие в диссертацию, были доложены на Международной конференции "Спектроскопия молекул" (Новороссийск, 1994); VII и IX Международной школе-симпозиуме по химической физике (Туапсе, 1995, 1997); Научных конференциях института химической физики РАН (Москва, 1996 и 1998); "Физика и химия элементарных химических процессов" (Черноголовка, 1997); XVI Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике ICORS'98 (Москва, 1998)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения; содержит 110 страниц машинописного текста, 31 рисунок, список литературы из 104 наименований.
