We investigate effects of the polarization of a driving field on chaotic motions in strongly driven nonlinear systems. Two nonlinear phenomena considered are (1) relativistic cyclotron motion occurring in a uniform magnetic field and an oscillating
electric field, and (2) stabilization of ionization in the hydrogen atom interacting with an intense laser.
Unless a circularly polarized electric field is used, relativistic cyclotron motion is non-integrable and displays stochastic behavior in the region where resonance islands overlap. It is found, however, that the stochastic layers become increasingly thin as the polarization is moved closer toward circular polarization, in which case the cyclotron system is integrable and the resonance island structure is not shown. If the polarization angle is held fixed and the electric field amplitude is increased, the Kolmogorov-Arnold-Moser(KAM) curves seperating the resonance islands experience a reconnection process through which the islands are topologically rearranged. When the rearrangement is accomplished, the phase space is occupied mostly by regular trajectories.
Stabilization of ionization is the phenomenon that the ionization rate is saturated or even decreased with respect to the laser intensity. We consider a two-dimensional hydrogen atom subjected to a superintense high frequency laser, and observe that a circularly polarized laser is more effective than a linearly polarized laser in suppressing ionization. We found that stabilization is caused by a non-spreading wave packet moving along a circular orbit at the frequency of the driving laser.
본 논문에서 전기장이나 자기장에 의해 강하게 구동되는 비선형 해밀토니안계의 움직임에 전기장의 편광 상태가 주는 효과를 연구 하였다. 본 논문에서 고려한 두개의 강하게 구동되는 비선형 계는 상대론적 싸이클로트론과 강력한 레이저와 상호작용하는 수소 원자이다.
상대론적 싸이클로트론은 구동하는 전기장이 원형으로 편광 되었을때는 적분가능한 규칙적인 움직임을 보이나, 선형 편광된 전기장이나 타원 편광된 전기장에서는 적분 불가능한 혼돈의 움직임을 보인다. 적분 불가능한 혼돈의 움직임에서 기존의 공명 겹침효과에 의해 stochastic layer가 확대되는 양상과는 다른 reconnection현상을 보이며, reconnection을 겪은 후에는 위상공간에 새로운 장벽이 형성되고 stochastic layer는 더이상 확대되지 않는다. 또한 전기장의 편광이 선형 편광에서 원형 편광으로 변화할때 공명섬 주위의 stochastic layer가 점진적으로 줄어들면서 혼돈의 움직임이 감소하는 것을 관측하였다.
강력한 레이저와 상호작용하는 수소원자의 이온화에서 레이저장의 세기가 증가할때 이온화율이 포화되거나 오히려 줄어드는 안정화 현상의 동력학을 연구하였다. 이온화의 안정화 현상이 선형 편광된 레이저보다 원형 편광된 레이저에서 더 효과적으로 나타남을 수치계산으로 관측 하였고, 원형 편광된 레이저에 의해 이온화의 안정화가 일어날때 퍼지지 않는 파동묶음이 원자핵에서 떨어진 원형 궤도 위에 존재함을 관측하였다. 이 퍼지지않는 파동묶음은 고전적으로 쿨롱 퍼텐셜에 의한 전자의 움직임과 구동하는 전기장에 의한 전자의 움직임의 공명 현상에 의한 규칙적인 움직임에 기인함을 발견하였다.
