Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakult�t

Institut f�r Physik

Fachgebiet: Theoretische Physik

Betreuer: Prof. Dr. Dieter Bauer



Mr. Tian-Min Yan
(e-mail: tianmin.yan@uni-rostock.de )

Trajectory-Based Coulomb-Corrected Strong Field Approximation

Atomic ionization in intense laser pulses exhibits nonperturbative features that are commonly studied by the "strong field approximation" (SFA). Neglecting the interaction between the photoelectron and its emitting ion, the SFA is an almost analytical theory and provides an intuitive interpretation of strong field phenomena in terms of interfering quantum orbits in the Feynman sense. However, the SFA fails for binding potentials of the long-range Coulomb-type, especially as far as photoelectrons in the low-energy domain are concerned. In this thesis, a conceptually simple extension of the SFA towards the inclusion of Coulomb effects, the "trajectory-based Coulomb-corrected strong field approximation" (TCSFA), is developed. The TCSFA reproduces results in good agreement with exact ab initio solutions and experiment. The TCSFA provides maximum insight into the ionization dynamics because all spectral features can be analyzed in terms of interfering quantum orbits governed by the Coulomb potential and the driving laser field. The origins of recently discovered spectral patterns such as the "low energy structure" or "holographic side lobes" are identified with the new method.

Atomare Ionisation in intensiven Laserpulsen zeigt nicht-st�rungstheoretische Eigenheiten, die �blicherweise mittels der Starkfeldn�herung (SFA) studiert werden. Die Wechselwirkung zwischen Photoelektron und emittierendem Ion vernachl�ssigend, ist die SFA eine fast analytische Theorie und erm�glicht eine intuitive Interpretation von Starkfeldph�nomenen durch interferierende Quantenbahnen im Feynmanschen Sinne. Allerdings versagt die SFA f�r langreichweitige, Coulomb-artige Bindungspotentiale, insbesondere was niederenergetische Photoelektronen angeht. In dieser Arbeit wird eine konzeptionell einfache Erweiterung der SFA hinsichtlich der Ber�cksichtigung von Coulomb-Effekten entwickelt, die "trajectory-based Coulomb-corrected strong field approximation" (TCSFA). Die TCSFA reproduziert in guter �bereinstimmung Ergebnisse aus exakten ab-initio-L�sungen und Experimenten. Die TCSFA erm�glicht maximale Einsicht in die Quantendynamik, denn alle spektralen Eigenschaften k�nnen mittels interferierender, durch das Coulomb-Potential und das treibende Laserfeld bestimmte Quantenbahnen analysiert werden. Die Urspr�nge k�rzlich entdeckter spektraler Muster, wie die "low energy structure" oder "holographic side lobes", k�nnen mit der neuen Methode identifiziert werden.