August物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)ActaPhys.鄄Chim.Sin.,2006,22(8)：932耀936温度对激光场中N2、O2分子取向的影响杨增强1周效信1,2*(1西北师范大学物理与电子工程学院,兰州730070；2兰州重离子加速器国家重点实验室原子核理论研究中心,兰州730000)摘要由刚性转子(rigidrotors)模型出发,利用伪谱方法求解了含时薛定谔方程,从理论上研究了双原子N2分子和O2分子在激光场中的取向(alignment)行为,讨论了分子与飞秒(fs)激光脉冲作用后,在无外场情况下出现的周期性取向现象.计算结果表明,随着温度的升高,分子的最大取向程度不断地减小；在低温时,随温度减小较快,当温度升高时,最大取向程度随温度的变化比较缓慢.并通过计算角动量分布探讨了产生这种变化的原因.关键词：激光场,分子取向,转动波包中图分类号：O643EffectofTemperatureonAlignmentofN2andO2inLaserFieldYANG,Zeng鄄Qiang1ZHOU,Xiao鄄Xin1,2*(1CollegeofPhysicsandElectronicEngineering,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070,P.R.China；2CenterofTheoreticalNuclearPhysics,NationalLaboratoryofHeavyIonAcceleratorofLanzhou,Lanzhou730000,P.R.China)AbstractIntermsofrigidrotormodel,time鄄dependentSchr觟dingerequationissolvedbyusingthepseudospectralmethod,andthealignmentbehaviorsofdiatomicmolecularN2andO2arestudiedinlaserfield.Theevolutionofthefield鄄freerotationalwave鄄packetofthemoleculesafterthelaserpulseisoverhasbeendiscussed.Theresultsshowthatthealignmentparameterofthemoleculesdependsonthetemperature.BothN2andO2moleculesarebetteralignedatlowertemperature,whereastheyarepoorlyalignedathighertemperature.Thebehaviorcanbeattributedtothepopulationoftheangularmomentintherotationalwave鄄packetofmoleculesatdifferenttemperatures.Keywords：Laserfield,Molecularalignment,Rotationalwave鄄packet分子的一些重要性质与它的取向(alignment)和定向(orientation)行为有关,如分子的光电离和光离解[1鄄2]、化学反应动力学[3鄄7]、以及分子在强激光场中产生的高次谐波(HHG)[8鄄9]等都与分子的取向和定向行为有密切关系.因此,分子的取向和定向行为已成为一个重要研究领域.有多种方法可以驱动分子的取向和定向行为,而用激光驱动分子的取向和定向已经成为一种有效的方法[6].近年来,对分子取向的研究无论是实验方法[10鄄11]还是理论方法[12鄄13]都有很大的进展.对于同核双原子分子由于没有固有偶极矩且对中心的反演对称性,仅用分子的取向行为就可以描述分子轴随空间变化的性质.而同核双原子分子在激光场中对某一方向的取向可以通过一个长激光脉冲或者一个短激光脉冲实现.前者是通过绝热变化而实现的摆态(pendularstate),当脉冲结束以后,分子的取向就会随之消失；后者是通过非绝热的演化而实现的,即所谓的“kick模型”[14],即用一个较短的激光脉冲(脉冲宽度远远小于分子的转动周期),突然给分子一个角动量,形成一个转动波包,从而达到取向的目的,这种方法的优点是当这种泵浦[Article]www.whxb.pku.edu.cnReceived：December23,2005；Revised：March2,2006.*Correspondent,E鄄mail：zhouxx@nwnu.edu.cn；Tel：0931鄄7971037.国家自然科学基金(10274063)和教育部科技研究重点项目(03126)资助鬁EditorialofficeofActaPhysico鄄ChimicaSinica932No.8周效信等：温度对激光场中N2、O2分子取向的影响(pump)脉冲结束后,分子的取向不会消失,反而会出现周期性的取向现象,从而为研究分子的取向性质提供了便利条件,在目前的泵浦鄄探测(pump鄄probe)实验[9,15]中被广泛采用.对于由大量分子组成的系综,其取向程度如何由描述,其中兹是激光极化方向与分子轴之间的夹角,尖括号表示对整个分子系综进行统计平均.目前,很多实验和理论[8鄄9,15]都对N2分子和O2分子的取向进行研究.已有的研究表明,N2分子和O2分子在激光驱动下,取向程度除了与激光强度和脉冲宽度有关外,还与分子所处的环境温度有关.一般而言,在相同的激光强度和脉冲宽度条件下,温度越低,其取向程度越好,但是对于取向程度随温度...
