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极端光学创新研究团队在《物理评论快报》上发表双指针阿秒钟研究工作

发布时间:2018-03-08 16:28

     

  原子分子内的电子活动时间标准在阿秒(10-18秒)量级,可以或许追踪和丈量原子或分子中电子的活动不断是物理学家的主要方针之一。超快激光手艺的呈现,使得摸索原子分子内电子的超快动力学行为成为可能。基于圆偏振激光的阿秒钟(attoclock)手艺是实现超快激光感化下原子的电子动力学丈量的一种主要的研究手段。在圆偏振激光感化下,激光电场在一个光周期【好比波长为800 nm激光,光周期为2.7飞秒(10-15秒)】内扭转360度,分歧时辰电离的电子波包会在动量空间上被映照到分歧的发射角。通过这种基于圆偏振激光的角度分辩streaking手艺,对于800 nm激光能够实现2.7飞秒/360度,即7.5阿秒/度的超高时间分辩能力,因而被称为阿秒钟。但之前的阿秒钟都是采用单束圆偏振激光实现的(激光场类于钟表的分针),无法通过光电子干与对电子波包的相位进行丈量,且阿秒钟的校准依赖于理论模子。

  比来,北京大学“极端光学立异研究团队”的刘运全传授和龚旗煌院士等进一步成长了阿秒钟手艺,采用同向扭转的双色(400 nm + 800 nm)圆偏振激光开展尝试研究,实现了一种双指针阿秒钟丈量手艺。尝试道理如图1(a)和(b)所示,此中400 nm圆偏振激光(激光电场相当于分针)是强的电离光脉冲,将电子从原子中电离,别的一束弱的800 nm圆偏振激光(激光电场相当于时针)对电子波包进行丈量。由于电离时辰相差一个400 nm光周期的两个电子波包,将遭到800 nm光场的相反感化,这两个电子波包振幅和相位的变化将被映照到其干与图案的变化中,好比【图1(c)是有无800nm光场时理论计较的光电子干与图案】以及图1(d)是响应的电子能谱。这种干与丈量方式加上阿秒钟本身具备的时间分辩特征,使得整个丈量安装能够类比于空间扭转的时域杨氏双缝尝试。尝试上,他们基于自行搭建的双色飞秒光场和高分辩的冷靶电子离子动量谱仪丈量到了高分辩的光电子干与图案【如图2(a)和(b)】。进而,他们成长了一种基于傅里叶变换的提取电子波包振幅和相位的方式,通过电子干与图案获得电离电子的波包消息,尝试上提取的电子波包的相位和振幅如图2(c)和(d)。该提取方案是普适的,不依赖于任何理论模子。该研究功效实现了在阿秒时间标准上对隧穿电子波包的相关成像,将会推进强场物理中光电子干与及全息成像研究。

  图1 (a)双指针同向旋双色光场;(b)电离时辰相差一个800 nm光周期的两个隧穿电子波包;(c)强场近似理论计较的单色400 nm光场和双指针光场下的光电子干与图案;(d)图(c)中沿90度出射角的光电子能谱,即图(b)中的两个电子波包的干与条纹

  图2 尝试丈量的光电子干与图案【(a)单色光场;(b)双色光场】和提取的时间分辩的电子波包相位(c)和振幅(d)





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