Excitation et ionisation des atomes d'hydrogène et d'hélium par des impulsions laser femtosecondes : approche théorique par des états de "Coulomb-Volkov"

Excitation and ionization of hydrogen and helium atoms by femtosecond laser pulses : theorical approach by "Coulomb-Volkov" states

• Auteur / Autrice : Roland Guichard
• Direction : Henri Bachau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Noyaux, atomes, agrégats, plasmas
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoionisation

Excitation coulombienne

Lasers à rayons X

Lasers femtoseconde

Mots clés libres

Rayonnnement XUV femtoseconde

Etats de Coulomb-Volkov

Transitions multiphotoniques

Double ionisation à deux photons

Résumé

Nous présentons une approche théorique fondée sur des états de « Coulomb-Volkov » bien adaptée à l'étude des processus multiphotoniques atomiques induits par un laser XUV femtoseconde intense. Elle prédit les spectres d'ionisation de l'hydrogène quand l'impulsion incidente reste en conditions de perturbation. Trois voies sont explorées dans ce manuscrit. L'extension à des champs intenses quand ħω > Ip : il est nécessaire de prendre en compte la population de l'état initial de l'hydrogène, en l'introduisant dans une amplitude Coulomb-Volkov standard, on décrit l'ionisation multiphotonique quasi-saturée. L'extension aux transitions multiphotoniques avec ħω < Ip : de nouveaux chemins quantiques sont ouverts par l'excitation des états liés de l'hydrogène. Une approche Coulomb-Volkov de l'excitation multiphotonique de ces états est développée. L'extension à l'hélium: l'étude de la double ionisation directe à deux photons permet d'exhiber l'influence des corrélations électroniques dans l'état initial et dans l'état final. De nombreuses informations, comme les distributions angulaires et énergétiques mais aussi les sections efficaces sont accessibles.

We present a theoretical approach using "Coulomb-Volkov'' states that appears usefull for the study of atomic multiphotonic processes induced by intense XUV femtosecond laser pulses. It predicts hydrogen ionization spectra when it is irradiated by laser pulses in perturbations conditions. Three ways have been investigated. Extension to strong fields when ħω > Ip : it requires to include the hydrogen ground state population, introducing it in standard Coulomb-Volkov amplitude leads to saturated multiphotonic ionization. Extension to multiphotonic transitions with ħω < Ip : new quantum paths are open by the possibility to excitate the lower hydrogen bound states. Multiphoton excitation of these states is investigated using a Coulomb-Volkov approach. Extension to helium: two-photon double ionization study shows the influence of electronic correlations in both ground and final state. Huge quantity of informations such as angular and energetic distributions as well as total cross sections are available.