双色阿秒钟的原理和应用

阿秒钟基于单色圆偏振光场中的角度-时间对应原理,是强场物理中具有阿秒时间分辨本领的重要工具.近年来,双色飞秒光场由于具有灵活的可操作性和丰富的多样性,逐渐发展为调控电子超快动力学的重要手段之一.将阿秒钟和双色光场相结合的双色阿秒钟得到了越来越广泛的关注,成为强场物理研究的前沿方向之一.本文将介绍两种双色阿秒钟方案.首先,基于同向旋转的双色圆偏振光场,提出并演示了一种全新的时间分辨的光电子干涉术,即双指针阿秒钟.利用该方案,提取了电离电子波包的相位信息和振幅信息,揭示了电子在势垒下的隧穿动力学.其次,提出并演示了一种改进型阿秒钟,在一束圆偏振飞秒激光场中加入另一束线偏振的倍频光来校准阿秒钟,使得测量隧穿时间所对应的光电子偏移角更加准确可靠.另外,我们在理论上证明了瞬时隧穿和Wigner延时隧穿这两种看似对立的隧穿图像可以被统一在同一个理论框架下(即强场近似理论)进行描述.对于改进型阿秒钟,这两种隧穿图像的理论结果都与实验结果相符合.

强激光场驱动Ar原子电离中的隧穿延时

阿秒钟实验方案是当前研究原子分子体系的价电子在强激光场中隧穿延时问题的有效手段.基于阿秒钟方案,本文实验研究了Ar原子在800 nm椭圆偏振激光场中的光电子动量分布随激光光强的演化规律.理论上采用包含库仑场效应、非绝热效应、Stark效应、多电子屏蔽和极化效应的半经典模型对Ar原子的强场电离动力学进行了模拟.通过对比实验测量和数值模拟结果发现,在本文所研究的光强范围内,Ar原子的价电子在800 nm椭圆偏振激光场中隧穿延时上限为10 as.进一步分析表明,阿秒钟方案中,考虑多电子屏蔽效应对得到的隧穿延时影响最小,而考虑非绝热效应的影响最大.

飞秒激光场中原子/分子的隧道电离及应用

综述了强激光场作用下原子的光电离动力学最新进展,着重分析了非绝热隧道电离中的隧穿出口光电子动量分布,得到分子坐标系中隧道电子角分布,实现分子内层轨道成像;采用电场矢量同向旋转的双色(400 nm+800 nm)圆偏振激光实现双指针阿秒钟干涉技术,该技术可以测量光电子波包的相位和振幅;基于具有较大自旋-轨道耦合效应的原子(氙原子),通过圆偏振激光中的多光子电离过程,可产生具有高自旋极化度的光电子。最后对目前超快强场物理的研究前景和发展趋势进行简单的介绍。