双色场控制与测量原子分子超快电子动力学过程的研究进展

超短超快激光脉冲的出现为人们探索原子分子中超快电子动力学过程提供了强有力的工具.阿秒脉冲和强激光脉冲电场整形技术能够获得电子波包在亚飞秒时间尺度的动力学信息,发展出了一系列阿秒超快光谱学技术,如阿秒条纹相机、阿秒瞬态吸收谱等,成功地应用于原子、分子和固体中电子运动的探测.其中双色激光场就是通过电场整形技术实现电子相干运动控制和探测的一种重要手段,本文综述了中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室近几年来在双色场控制与测量原子分子超快过程方面的研究工作.     

阿秒脉冲测量的研究进展

对于发生在原子范围内的电子动力学过程的观测需要阿秒量级的时间分辨率.理论和实验研究都已证明,用周期量级超短脉冲直接泵浦的高次谐波过程可以产生阿秒脉冲序列甚至单个的阿秒脉冲,将阿秒脉冲用于测量超快动力学过程之前先要对阿秒脉冲本身性质做出描述,传统的自相关方法和互相关方法不能直接推广到阿秒量级超短脉冲的测量.文章详细介绍了近几年发展起来的阿秒脉冲测量方法,分析了它们的分辨极限和局限性.     

超快强激光驱动的原子分子电离

强场电离是超快强激光与物质相互作用时发生的基本物理过程。强场驱动原子分子的电离电子动力学过程发生在一个光学振荡周期以内,是在阿秒时间尺度上研究电子超快动力学的典范。不仅如此,强场驱动下的超短电子束还为探测原子分子的结构及其超快动力学提供了重要的技术手段。文章首先简要阐述了超快强光场中原子分子电离的基本物理图像,在此基础上,介绍了近年来基于强场电离电子开展的超快过程研究的几个例子,最后简要讨论了强场电离研究的未来可能发展方向。     

利用阿秒激光追踪和控制原子分子内部电子的运动

随着强激光技术的快速发展, 在物质与激光相互作用下,实验上发现了很多新奇的物理现象。这些现象成功地被各种理论模型和数值模拟所解释和证明。一种很重要的现象就是所谓的高次谐波产生：在原子和分子与强激光相互作用时, 能够放出能量为基频光子能量几倍到几百倍的大能量光子。在实验上, 人们已经可以通过合成截止频率附近的几个谐波来产生脉冲长度在阿秒量级的激光脉冲（1阿秒=10-18秒）。阿秒脉冲的获得开启了超快科学一个全新的领域：人们可以在电子运动的自然时间尺度上去探测和操控原子分子内部电子的运动,这是继飞秒科学后人们操控微观世界物质运动的又一大飞跃。在本文中,我们就最近几年我们在理论上所开展的阿秒物理做一个简单的综述,重点强调利用阿秒光去控制电子的电离动力学以及探测分子内部电子运动.     

电子动力学及相干辐射的强场调控与阿秒探测*--强场与阿秒物理领域中的重大课题研究进展

电子动力学及相干辐射的强场调控与阿秒探测是强场物理与阿秒物理领域中的重大课题。通过同步探测阿秒辐射和太赫兹辐射,文章作者首次实现了阿秒精度的太赫兹产生动力学的探测与控制,表明阿秒物理与太赫兹技术的结合有助于深入理解强场驱动下太赫兹产生机制和电子再散射动力学,展示了利用双色场控制电子波包相干相位,实现超快物理过程强场调控的可能。文章作者所提出的精确刻画太赫兹时域瞬时电场方案,有助于推动极化敏感的太赫兹谱学研究。可以预期,阿秒脉冲与太赫兹源技术不会局限于原子分子物理领域。实现阿秒物理与太赫兹技术之间的互为抽运与探测,将会极大地推动化学、材料科学、凝聚态物理等领域的高时空分辨的超快动力学探测。     

利用阿秒激光追踪和控制原子分子内部电子的运动(英文)

随着强激光技术的快速发展,在物质与激光相互作用下,实验上发现了很多新奇的物理现象。这些现象成功地被各种理论模型和数值模拟所解释和证明。一种很重要的现象就是所谓的高次谐波产生:在原子和分子与强激光相互作用时,能够放出能量为基频光子能量几倍到几百倍的大能量光子。在实验上,人们已经可以通过合成截止频率附近的几个谐波来产生脉冲长度在阿秒量级的激光脉冲(1阿秒=10~(-18)s)。阿秒脉冲的获得开启了超快科学一个全新的领域:人们可以在电子运动的自然时间尺度上去探测和操控原子分子内部电子的运动,这是继飞秒科学后人们操控微观世界物质运动的又一大飞跃。在本文中,我们就最近几年我们在理论上所开展的阿秒物理做一个简单的综述,重点强调利用阿秒光去控制电子的电离动力学以及探测分子内部电子运动。     

利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射

孤立阿秒脉冲因可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注.本文从理论上开展了氦原子在3束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究.组合激光场由16 fs/1600 nm,15 fs/1100 nm和5.3 fs/800 nm的钛宝石脉冲构成.与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从230—690次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生.该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内.     

“超快光学”专题征稿

征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。     

“超快光学”专题征稿

征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。     

“超快光学”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。     

用光电子能谱相位确定法同时测量阿秒超紫外线XUV脉冲的频率和强度时间分布

介绍阿秒超紫外线(XUV)激发惰性气体原子产生光电子并在强激光电场中运动的半经典近似 方法，以及同时、直接、全面地测量阿秒XUV脉冲频率和强度时间分布的光电子能谱相位确定法. 采用飞秒超短脉冲激光和XUV间的交叉关联技术，从不同激光强度下、与激光线性极化方向成0°或180°方向上测得的光电子能量积分谱，可以重建XUV的频率和强度时间分布. XUV脉冲时间宽度的测量范围从1／4到1／2激光振荡周期，时间分辨率取决于激光束和XUV脉冲之间的相对延时控制精度和光路抖动时间. 所述方法可用于在阿秒尺度上的超快速测量，以及有关电子在原子和分子中运动的超快速动力学过程研究. 关键词： 阿秒测量 光电子能谱 相位确定法 超紫外线 频率和强度时间分布     

强短脉冲辐照叠加态原子增强阿秒脉冲强度

采用强短激光脉冲辐照叠加态原子提高孤立阿秒脉冲的强度.数值研究表明,与强短脉冲(脉冲宽度只有几个光学周期的超短脉冲)辐照基态原子获得孤立阿秒脉冲相比,采用叠加态原子的方案不仅同样可以获得孤立的阿秒脉冲,而且阿秒脉冲的强度得到显著增强.     

“超快光学”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。特邀组稿专家:     

“超快光学”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。特邀组稿专家:     

原子级时间与空间尺度的电子加速、轨道操控与阿秒脉冲产生

1引言阿秒脉冲的产生对于超快科学的发展具有非常重要的意义,作为一种具有极高分辨率的工具,可用于观察和控制原子内部电子的动力学行为,比如内壳层电子的弛豫和隧道电离过程等等。     

少周期飞秒脉冲在氩晶体中高次谐波产生的最优控制

采用第一性原理的含时密度泛函理论,系统地研究了少周期高强度飞秒脉冲驱动氩晶体固体产生孤立阿秒脉冲的脉宽、强度随驱动脉冲波形、偏振方向的变化规律.结果发现：1)固体产生的孤立阿秒脉冲对驱动脉冲波形和偏振十分敏感;2)在最优的驱动脉冲波形和偏振情况下,固体产生的孤立阿秒脉冲的宽度与原子气相比没有明显增大的同时,其强度比原子气产生的强度大了接近4倍.结果对固体孤立阿秒脉冲产生及其调控的探索是有帮助的.     

双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究新进展

超短激光脉冲的出现为人们研究原子分子内电子的超快动力学过程提供了重要的技术手段。强激光诱导原子分子的光电离过程是光诱导物理过程的基石,也是目前强场物理领域的前沿热点之一。本文重点综述了双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究进展。首先,介绍了研究强场分子电离动力学的半经典模型,给出了电离电子波包的相位和振幅分布。然后,介绍了利用双波长圆偏振光场测量H2分子和CO分子的电离动力学的研究,发现电离电子的振幅结构以及隧穿后电子受到的长程库仑势都会影响电子的动力学过程。此外,电子波包的相位结构也会包含在光电子的发射角中,这个初始相位编码了电子吸收光子而电离过程中的时域信息。最后,对新型阿秒钟在分子光电离过程中的应用进行了总结,并展望了未来复杂分子体系的应用前景。     

“超快光学”专题征稿

正征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。特邀组稿专家:刘运全北京大学教授田传山复旦大学教授     

强短脉冲辐照叠加态原子增强阿秒脉冲强度

采用强短激光脉冲辐照叠加态原子提高孤立阿秒脉冲的强度。数值研究表明,与强短脉冲 (脉冲宽度只有几个光学周期的超短脉冲）辐照基态原子获得孤立阿秒脉冲相比,采用叠加 态原子的方案不仅同样可以获得孤立的阿秒脉冲,而且阿秒脉冲的强度得到显著增强。     

强激光等离子体相互作用驱动高次谐波与阿秒辐射研究进展

对超快过程的探测和控制决定了人类在微观层面认识和改造物质世界的能力.阿秒光源可完成对组成物质的电子运动及其关联效应进行超高时空分辨的探测和操控,为人类认识微观世界提供了全新手段,被认为是激光科学史上最重要的里程碑之一.世界主要科技强国都将阿秒科学列为未来10年重要的科技发展方向.利用强激光与物质相互作用产生高次谐波是突破飞秒极限实现高亮度阿秒脉冲辐射的重要方案之一,成为了近年来激光等离子体领域的研究热点.本文聚焦强激光与等离子体相互作用中的高次谐波和阿秒脉冲辐射,主要介绍其产生机制、研究进展和前沿应用,并对未来的发展趋势和创新突破进行展望.