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2011年

对回复电子波包回复时间的精确控制的研究

来源:武汉光电国家研究中心     作者:    发布时间:2011年12月06日    浏览:

处于强激光场中的原子或分子可以通过遂穿效应发生电离。电离的电子在激光场的作用下加速,并且以一定概率返回到母离子,与母离子发生碰撞。这种碰撞是现代阿秒科学的核心。这种碰撞过程能辐射高次谐波,从而可以得到阿秒脉冲;同时,辐射的高次谐波携带了母离子的一些信息,通过分析谐波信号能够获得原子分子的结构信息以及动力学过程;这种碰撞过程能够产生高能(碰撞)电子,分析这些电子也能够得到原子分子的内部结构信息。利用回复电子与母离子碰撞,已经成为研究原子分子内部结构及阿秒动力学过程的一种重要手段。
对于分子、回复电子与母分子离子的碰撞会导致解离,通过测量解离碎片的能量,能够得到分子的动态变化过程。2002年和2003年《Nature》上的两篇文章报道了根据这一原理而设计的分子钟实验,研究了分子的超快动力学过程,其精度约为1飞秒。武汉光电国家实验室陆培祥教授领导的“ 超快激光”团队对强场激光驱动原子分子超快动力学进行了比较深入的研究。最近,提出了利用正交双色场控制分子遂穿电离产生的回复电子波包,通过控制正交双色场的相对相位,能够精确控制回复电子波包与母分子离子的碰撞时间,从而可以探测分子不同时刻的状态,实现对分子动力学过程的实时观测。在正交双色场方案中,对碰撞时间的控制精度为200阿秒,而以前的实验其精度约为1飞秒。此外,在正交双色场方案中,对碰撞时间的控制是通过调节两束激光脉冲的相对相位实现的,而在以前分子钟实验中,是通过改变激光波长实现的。实验上,调节相对相位比改变激光波长容易得多。因此,正交双色场方案在分子钟实验中有十分重要的应用。
该研究得到了科技部973项目、国家自然科学基金、国家杰出青年基金的支持,结果发表在 Optics Letters (vol. 36, no. 15, pp. 2758-2760, 2011) 上。

(责任编辑:陈智敏)