【資訊】“強(qiáng)場超快光學(xué)”創(chuàng)新研究群體在原子閾上電離時(shí)間測量

《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）在線發(fā)表了武漢光電國家研究中心阿秒超快光學(xué)實(shí)驗(yàn)室黎敏教授在閾上電離時(shí)間測量方面取得的最新研究成果《Observation of Attosecond Time Delays in Above-Threshold Ionization》。博士生謝文海和李梓辰為論文共同第一作者，黎敏教授、陸培祥教授為論文的共同通訊作者。

閾上電離是指原子分子電離過程中吸收的光子數(shù)大于克服電離能所需的最少光子數(shù)的現(xiàn)象，該現(xiàn)象于1979年由諾貝爾物理學(xué)獎獲得者Pierre Agostini觀測。閾上電離是一個(gè)高度非線性非微擾過程，它的觀測被認(rèn)為是強(qiáng)場物理領(lǐng)域的開端。超快激光技術(shù)的發(fā)展使得人們可以獲得強(qiáng)場電離過程的時(shí)間信息，電離時(shí)間不僅是表征強(qiáng)場電離時(shí)域特性的重要參量，同時(shí)也是所有基于強(qiáng)場電離的阿秒探測技術(shù)的基礎(chǔ)。以往的電離時(shí)間研究集中于所謂的隧穿電離區(qū)，閾上電離由于存在多光子吸收所導(dǎo)致的閾上電離峰狀結(jié)構(gòu)，因而難以從實(shí)驗(yàn)上獲得其電離時(shí)間信息。

阿秒超快光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的黎敏教授等提出了結(jié)合阿秒鐘和光電子干涉術(shù)的聯(lián)合測量方案，如圖1所示，利用該方案精確測量了閾上電離的電離時(shí)間。在一束強(qiáng)400nm橢圓偏振激光的基礎(chǔ)上引入一束很弱的800nm圓偏振激光，同時(shí)測量光電子的偏轉(zhuǎn)角和振蕩相位，如圖2(a)所示。

圖1 結(jié)合阿秒鐘和光電子干涉術(shù)的電離時(shí)間聯(lián)合測量方案

圖2 (a)實(shí)驗(yàn)測量的光電子偏轉(zhuǎn)角和振蕩相位隨電子能量的變化；(b)實(shí)驗(yàn)提取和理論模擬的閾上電離時(shí)間延遲隨電子能量的變化規(guī)律

通過該聯(lián)合測量方案定量地分離了兩類庫倫作用，其中第一類庫倫作用表現(xiàn)為庫倫勢對單個(gè)電子軌跡的擾動，第二類庫倫作用表現(xiàn)為整個(gè)電子波包的畸變。并且發(fā)現(xiàn)第二類庫倫作用將導(dǎo)致閾上電離電子發(fā)射時(shí)間存在達(dá)200阿秒（10-18s）的延時(shí)，且該延時(shí)依賴于電子能量，如圖2(b)所示，實(shí)現(xiàn)了對閾上電離電子時(shí)域特性的精確表征。

這一工作揭示了庫倫勢導(dǎo)致的波包畸變效應(yīng)在強(qiáng)場電離過程中的重要作用，該畸變效應(yīng)在隧穿電離過程中也可能非常重要，對于隧穿時(shí)間等基本問題的研究具有重要的啟示意義。

參考文獻(xiàn)：武漢光電國家研究中心