Ionization transition rates in the intermediate regime of the Keldysh parameter for a (0,1)*LG spiral amplitude modulated laser field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The mechanisms of the tunnel and multiphoton ionization transitions of hydrogen-like atoms and noble gas atoms are discussed. Atoms potassium and argon, with ionization energy of 4.34 and 15.76 eV, were chosen as the target. The atoms are exposed to Ti:Sapphire, (0,1)*LG, spiral amplitude modulated, laser beam at λ = 800 nm wavelength in a broad intensity range 1012 to 1015 W/cm2. The computational approach to describe tunnel and multiphoton processes was based on using the ADK theory. Stark and ponderomotive effects are also included to study their influence on the transition rate. Obtained results show that, for the lower γ values, the contribution of multiphoton ionization was less significant than the tunnel ionization contribution. In comparison, for higher γ values, multiphoton ionization dominated over tunnel ionization in a total transition rate. It is found that, in this particular case of spiral amplitude modulated mode, the intermediate regime, where both processes equally contribute, strongly depends on the atom selection and laser field intensity. Ionization in the intermediate regime occurs for γ ≈ 10 and 12 for low laser intensities, as γ ≈ 2 and 2.5 for the higher values, in the case of potassium and argon respectively. Our analysis indicated that the Stark and ponderomotive effects have a significant influence on the total transition rate. It is shown that these effects decrease the transition rate value and move the intermediate regime’s position toward lower values of the γ parameter, mainly in the case of higher laser field intensity.

About the authors

T. B Miladinović

University of Kragujevac

Email: jetp@kapitza.ras.ru
34000, Kragujevac, Serbia

S. Simić

University of Kragujevac

Email: jetp@kapitza.ras.ru
34000, Kragujevac, Serbia

N. Danilović

University of Kragujevac

Author for correspondence.
Email: jetp@kapitza.ras.ru
34000, Kragujevac, Serbia

References

  1. M. Hollstein and D. Pfannkuche, Phys. Rev. A 92, 053421 (2015).
  2. K. Hu¨tten, M. Mittermair, S. O. Stock, R. Beerwerth, V. Shirvanyan, J. Riemensberger, A. Duensing, R. Heider, M. S. Wagner, A. Guggenmos, S. Fritzsche, N. M. Kabachnik, R. Kienberger, and B. Bernhardt, Nat.Commun. 9, 719 (2018).
  3. G. Mainfray and G. Manus, Rep. Prog. Phys. 54, 1333 (1991).
  4. A. Sharma, M. N. Slipchenko, M. N. Shneider, X. Wang, K. A. Rahman, and A. Shashurin, Sci. Rep. 8, 2874 (2018).
  5. M. V. Ammosov, P. A. Golovinsky, I. Yu. Kiyan, V. P. Krainov, and V. M. Ristic, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1225 (1992).
  6. V. S. Popov, Phys. Usp. 47, 855 (2004).
  7. L. V. Keldysh, Sov. Phys. JETP 20, 1307 (1965).
  8. A. M. Perelomov, V. S. Popov, and M. V. Terent'ev, Sov. Phys. JETP 23, 924 (1966).
  9. M. V. Ammosov, N. B. Delone, and V. P. Krainov, Sov. Phys. JETP 64, 1191 (1986).
  10. H. R. Reiss, Phys. Rev. A 75, 031404 (2007).
  11. X. Hao, Z. Shu, W. Li, S. Hu, and J. Chen, Opt. Express 24, 25250 (2016).
  12. D. T. Lloyd, K. O'Kee e, and S. M. Hooker, Opt. Express 27, 6925 (2019).
  13. R. Wang, Q. Zhang, D. Li, S. Xu, P. Cao, Y. Zhou, W. Cao, and P. Lu, Opt. Express 27, 6471 (2019).
  14. N. I. Shvetsov-Shilovski, D. Dimitrovski, and L. B. Madsen, Phys. Rev. A 85, 023428 (2012).
  15. H. Wabnitz, A. R. B. de Castro, P. Gu¨rtler, T. Laarmann, W. Laasch, J. Schulz, and T. Mo¨ller, Phys. Rev. Lett. 94, 023001 (2005).
  16. A. A. Sorokin, S. V. Bobashev, T. Feigl, K. Tiedtke, H. Wabnitz, and M. Richter, Phys. Rev. Lett. 99, 213002 (2007).
  17. T. Topcu and F. Robicheaux, Phys. Rev. A 86, 053407 (2012).
  18. C. Wang, X. Lai, Z. Hu, Y. Chen, W. Quan, H. Kang, C. Gong, and X. Liu, Phys. Rev. A 90, 013422 (2014).
  19. Y. H. Lai, J. Xu, U. B. Szafruga, B. K. Talbert, X. Gong, K. Zhang, H. Fuest, M. F. Kling, C. I. Blaga, P. Agostini, and L. F. DiMauro, Phys. Rev. A 96, 063417 (2017).
  20. L. Guo, S. L. Hu, M. Q. Liu, Z. Shu, X. W. Liu, J. Li, W. F. Yang, R. H. Lu, S. S. Han, and J. Chen, ArXiv: Atomic Physics (2019).
  21. H. Moradi, V. Shahabadi, E. Madadi, E. Karimi, and F. Hajizadeh, Opt. Express 27, 7266 (2019).
  22. S. S. Stafeev, L. O'Faolain, M. I. Shanina (Kotlyar), A. G. Nalimov, and V. V. Kotlyar, Computer Optics 38, 606 (2014).
  23. T. Grosjean, D. Courjon, and C. Bainier, Opt. Lett. 32, 976 (2007).
  24. C. Varin, S. Payeur, V. Marceau, S. Fourmaux, April, B.‘Schmidt, P-L Fortin, N. Thire', T. Brabec, F. Le'gare', J-C. Kie er, and M. Piche', Appl. Sci. 3, 70 (2013).
  25. M. Wen, Y. I. Salamin, and C. H. Keitel, Opt. Express 27 18958 (2019).
  26. D. J. Armstrong, M. C. Phillips, and A. V. Smith, Appl. Opt. 42, 3550 (2003).
  27. G. Machavariani, N. Davidson, Y. Lumer, I. Moshe, A. Meir, and S. Jackel, New Methods of Mode Conversion and Brightness Enhancement in High-Power Lasers, in: Proceedings of the Lasers and Electro-Optics and the International Quantum Electronics Conference, Munich, 17 - 22 June (2007).
  28. J. Ouyang, W. Perrie, O. J. Allegre, T. Heil, Y. Jin, E. Fearon, D. Eckford, S. P. Edwardson, and G. Dearden, Opt. Express 23, 12562 (2015).
  29. G. S. Voronov and N. B. Delone, Sov. Phys. JETP 23, 54 (1966).
  30. M. Uiberacker, Th. Uphues, M. Schultze, A. J. Verhoef, V. Yakovlev, M. F. Kling, J. Rauschenberger, N. M. Kabachnik, H. Schro¨der, M. Lezius, K. L. Kompa, H.-G. Muller, M. J. J. Vrakking, S. Hendel, U. Kleineberg, U. Heinzmann, M. Drescher, and F. Krausz, Nature 446, 627 (2007).
  31. R. Boge, C. Cirelli, A. S. Landsman, S. Heuser, A. Ludwig, J. Maurer, M. Weger, L. Gallmann, and U. Keller, Phys. Rev. Lett. 111, 103003 (2013).
  32. N. B. Delone, and V. P. Krainov, Physics-Uspekhi 42, 669 (1999).
  33. A. Bunjac, D. B. Popovic, and N. S. Simonovic, ArXiv: Atomic Physics (2019).
  34. J. Mitroy, M. S. Safronova, and Ch. W. Clark, J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys. 43, 20201 (2010).
  35. A. Karamatskou, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 50, 013002 (2017).
  36. B. Yang, K. J. Schafer, B. Walker, K. C. Kulander, L. F. DiMauro, and P. Agostini, Acta Phys. Pol. A 86, 41 (1994).
  37. E. A. Volkova, A.M. Popov, and O. V. Tikhonova, J. Exp. Theor. Phys. 113, 394 (2011).
  38. L. Allen, M. W. Beijersbergen, R. J. C. Spreeuw, and J. P. Woerdman, Phys. Rev. A 45, 8185 (1992).
  39. M. Yao and M. J. Padgett, Adv. Opt. Photon. 3, 161 (2011).
  40. M. Uchida and A. Tonomura, Nature 464, 737 (2010).
  41. S. P. Goreslavsky, N. B. Narozhny, and V. P. Yakovlev, J. Opt. Soc. Am. B 46, 1752 (1989).
  42. F. Gori, J. Opt. Soc. Am. A. 18, 1612 (2001).
  43. J. D. Lawrence, A Catalog of Special Plane Curves, Dover, New York (1972).
  44. D. K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Addison-Wesley Publishing Company (1989).
  45. M. J. Padgett and L. Allen. Contemp. Phys. 41, 275 (2000).
  46. R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).
  47. K. M. Tanvir Ahmmed, C. Grambow, and A. M. Kietzig, Micromachines 5, 1219 (2014).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».