A Classical Analysis of Double Ionization of Helium in Ultra Short Laser Pulses

Die Dynamik der Doppelionisation in Edelgasen geriet erstmals durch die Experimente von L’Huillier et al [58] in den Fokus experimenteller [64, 68, 84] und theoretischer [9, 11, 13, 21, 39, 80, 87] Forschung. Die Messung der Impulse der das Atom verlassenden Elektronen im Fall von nicht-sequentieller Doppelionisation in starken Feldern zeigte den korrelierten Charakter des Ionizationsprozesses [66, 67, 88, 90]. Ein (1+1)-dimensionales Model für Helium wurde in [25, 73] eingeführt und war die Grundlage weiterer Forschung an Doppelionisation [24, 26, 27, 71, 74]. Das Modell reproduziert das Rückstreu-Szenario, die Korrelation zwischen den das Atom verlassenden Elektronen sowie das Interferenzmuster der Impulsverteilung [72]. Letzteres hängt von der Amplitude des externen Feldes, der Pulsdauer sowie der Phase ab. Inspiriert von der semiklassischen Idee, dass viele Pfade zu Doppelionisationsereignissen beitragen und die Interferenz zwischen diesen die Muster in den Impulsverteilung bewirken, wurde eine rigorose Analyse der klassischen Trajektorien, welche Doppelionisation zeigen, durchgeführt. Durch Anwendung von kurzen Pulsen werden die Effekte von Mehrfachstreuung intrinsisch minimiert. In klassischen Berechnungen wurden Feldparameter variiert und Konfigurationen, die zu Trajektorien mit reduzierter Komplexität führen, gesucht. Die klassischen Trajektorien ermöglichen es, die Anfangsbedingungen und die Endzustände im Phasenraum miteinander in Beziehung zu setzen. Es wurde ein Zusammenhang zwischen externer Feldstärke und den Anfangsbedingungen der Elektronen gefunden. Im Grenzfall eines einzelnen Zyklus sorgt die gegenseitige Abstoßung der Elektronen dafür, dass nur antiparallele Doppelionisation möglich ist. Nicht-sequentielle Doppelionisationen mit dem gleichen Endimpuls werden durch Zwei-Zyklen-Felder erzeugt. Das Auftreten klassischer nicht-sequentieller Doppelionisation wurde in Abhängigkeit von Frequenz sowie Feldstärke untersucht.