Interaction of atoms with strong laser fields : time-dependent density functional theory and Qprop software

Abstract

Diese Diplomarbeit behandelt Modellrechnungen zu zeitabhängiger Dichtefunktional Theorie. Laser-Atom Wechselwirkungen werden mittels Lösen der zeitabhängigen Kohn-Sham Gleichungen mit Hilfe von Qprop berechnet. Das Wasserstoff und Helium Atom werden in reeller Zeit in einem linear polarisiertem Laserpuls propagiert. Die Energierverteilung des Photoelektronen Spektrums und die Anregungsenergien werden mittels einer Window-Operator Technik analysiert. Mit Hilfe von imaginärer Zeitpropagation werden Grundzustandseigenschaften von Viel-Elektronen Atomen berechnet.<br />Eine Möglichkeit, das externe Feld über Dipolapproximation hinaus in den Qprop Code zu implementieren, wird vorgestellt.<br />Die in Qprop verwendeten Algorithmen und Techniken und der theoretische Hintergrund werden präsentiert.<br />

This diploma work presents model-calculations within time-dependent density functional theory. Laser - atom interactions are calculated via solving the time dependent DFT-Kohn-Sham equations employing the Qprop package. The orbitals of hydrogen and helium atom are propagated in real time in a linearly polarized laser field. By employing a window-operator technique, the photoelectron spectrum and the excitation energies are calculated . The method of imaginary time propagation is applied to calculate ground state properties for many-electron atoms.<br />In order to go beyond the usual dipole approximation for the external field a new method has been developed. Algorithms and techniques implemented in Qprop and the theoretical background of this work are presented.