短脉冲激光与团簇相互作用中的动力学共振偏移与共振统一

在线性共振(LR)期间，当电子的米氏等离子体波长 $\lambdaM$ 等于激光波长 $\lambda$ 时，人们普遍预期辐照稀有气体或金属团簇的激光光会被显著最大吸收。相反，通过对被5飞秒(半高全宽)短激光脉冲辐照的氩团簇进行分子动力学(MD)模拟，揭示出对于给定的激光脉冲能量和团簇，在每个峰值强度下都存在一个从预期 $\lambdaM$ 偏移的 $\lambda$——对应于一个{\em 统一的动力学}LR，此时团簇的演化通过各阶段可能共振的非常有效的统一而发生，包括(i)等离子体产生初始时刻的LR，(ii)后期库仑膨胀阶段的LR，以及(iii)相对较长脉冲持续时间下边际过密区中的非谐共振，导致最大激光吸收，并伴随团簇中电子的最大移除以及氩团簇最大允许的平均电荷态。随着激光强度增加，吸收最大值被发现偏向更高波长，位于 $\lambda\approx (1-1.5)\lambdaM$ 波段，而非永久停留在预期的 $\lambdaM$。一个朴素的刚性球模型也证实了MD中发现的吸收峰波长偏移，并明确证明团簇中的最大激光吸收发生在边际过密区 $\lambda\approx (1-1.5)\lambdaM$ 的偏移 $\lambda$ 处，而不是LR的 $\lambdaM$ 处。本研究可为短脉冲 regime 下指导最优条件的激光-团簇相互作用实验提供重要价值。