بخشی از مقاله
چکیده
ما در این مقاله روش موثری برای بهینهسازی شکل پالسهای بسیار کوتاه فمتوثانیه در اندرکنش آنها با یک اتم برای کنترل هارمونیکهای بالا و تولید پالسهای آتوثانیه دوگانه ارائه میدهیم. بدین منظور از حل عددی معادله شرودینگر وابسته به زمان برای مدل یک بعدی اتم هیدروژن برای محاسبه پاسخ اتمی و از الگوریتم ژنتیک برای بهینهسازی فاز و دامنه میدان الکتریکی پالسهای بسیار کوتاه فمتوثانیه به منظور کنترل شکل پالس آتوثانیه استفاده میشود. تابع ارزش مناسبی برای تولید پالسهای دوگانه آتوثانیه با شکل دلخواه در الگوریتم ژنتیک معرفی شده و نشان داده میشود که میتوان از این طریق شدت نسبی پالسهای تولید شده، فاصله زمانی بین پالسها و نیز پهنای زمانی آنها را کنترل کرد.
مقدمه
در دو دهه اخیر تولید پالسهای آتوثانیه مورد توجه زیادی گرفته است.[2 ,1] روش مناسب تولید تکپالسهای آتوثانیه، برهمنهی میباشد.[3] کوتاهترین پالس تولید شده در آزمایشگاه با دوام زمانی 67 آتوثانیه، گزارش شده است.[4]اخیراًتولید پالس های دوگانه آتوثانیه با شکل دلخواه مورد توجه زیادی قرار گرفتهاست.[5] پالسهای دوگانه آتوثانیه جذابیت مضاعفی در روشهای آزمایشگاهی مربوط به علوم آتوثانیه دارند. این پالسها کاربردهای متنوعی در زمینههای اسپکتروسکوپی جذبی، اسپکتروسکوپی پاشندگی، مطالعات دینامیک الکترونی و اندازهگیری زمان همبستگی بین الکترونها دارند.[8-6]طیف هارمونیکهای تولید شده در اندرکنش لیزر با اتم ویژگیهای خاصی دارد:1 با افت سریع شدت هارمونیکهای پایین همراهاست - 2 ناحیه وسیعی با شدت یکسان - فلات مانند - وجود داردو - 3 بعد از فرکانس خاصی، به نام فرکانس قطع، شدتهارمونیکها سریعاًکاهش یافته و به صفر میرسد طوری که برای ناحیه بعد از فرکانس قطع، طیف گسیلی هارمونیکها دیده نمی- شود.
مشخصات طیف گسیلی را میتوان توسط مدل سه مرحلهای نیمه کلاسیکی درک کرد.[9] نشان داده شده است که برای یک اتم موقعیت فرکانس قطع در نزدیکی - I p 3.2U p - /قرار گرفته
است که در آن I p انرژی پتانسیل یونیزاسیون اتم و U pپتانسیل پاندرماتیو لیزر است.نظریه کنترل بهینه [10] به طور گسترده برای کنترل فرآیندهای اتمی و مولکولی مورد استفاده قرار گرفته است.[11] با اندرکنش پالسهای شکل یافته با یک سیستم اتمی یا مولکولی رویای کنترل محصولات خروجی و تولید تکپالسهای آتوثانیه به حقیقت پیوسته است. در این روشها مستقیماً از تغییر شکل پالس به صورت تابعی از زمان و فرآیندهای تکرار برای رسیدن به جواب مناسب استفاده میشود. هدف ما در اینجا دستیابی به پالسهای دوگانه آتوثانیه با شدت نسبی، فاصله و دوام زمانی دلخواه است. ما در اینجا این پالسها را در اندرکنش پالسهای فمتوثانیه با اتم هیدروژن با استفاده از بهینهسازی الگوریتم ژنتیک به دست میآوریم. نشان میدهیم که میتوان با انتخاب تابع ارزش مناسب در الگوریتم ژنتیک به اهداف مورد نظر رسید.
مدل نظری
تولید پالسهای آتوثانیه توسط هارمونیکهای بالا را میتوانبا حل معادله شرودینگر وابسته به زمان مورد مطالعه قرار داد. همه معادلات را در سیستم واحد اتمی بیان میکنیم.
