非线性洛伦兹散射光子产率的红外行为

非线性洛伦兹散射是电荷受强激光场驱动时发射单色子的过程。本文研究了通过非线性洛伦兹散射发射光子产率的红外行为。首先，我们考虑电子在平面波存在下的理想化情况，推导总产率的解析表达式，形式为关于激光相位的双重积分。众所周知，在实验常用的无直流分量的平面激光场下，总产率是有限的；而在所谓单极场的情况下则呈对数发散。我们发现该发散对应于随频率降低而延长的发射光子形成长度。有趣的是，我们还发现，由于场为单极所致的 Volkov 态修正在非线性洛伦兹散射概率计算中抵消，这与在经典极限下，光子产率表达式与平面波是否为单极无关这一事实一致。随后，我们推进至更真实的情况，即电子在紧密聚焦激光束中，假设电子是超相对论的。在这种情况下，我们在电子轨迹上推导了光子产率（能量大于固定值 $\hbar\omega_m$）的解析角分布，形式为关于电子轨迹的双重积分。随后，我们在准经典近似下获得了光子产率角分布的量子表达式，并解析地确定了主序量子修正，其规模为 $\hbar\omega_m/\varepsilon$，其中 $\varepsilon$ 为初始电子能量。