【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，精密測量院柳曉軍研究團(tuán)隊在阿秒物理領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。團(tuán)隊提出了一種名為“偏振門阿秒鐘”的新方案，實現(xiàn)了對強激光驅(qū)動原子電離中電子關(guān)聯(lián)動力學(xué)的超快探測。相關(guān)成果發(fā)表在物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上，同時被遴選為編輯推薦文章(Editors' Suggestion)。
 

　　在阿秒時間尺度上揭示物質(zhì)內(nèi)部電子動力學(xué)規(guī)律，是認(rèn)識和理解自然界諸多超快光物理和光化學(xué)過程的重要物理基礎(chǔ)。為此，2023年諾貝爾物理學(xué)獎被授予在阿秒物理研究領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。在眾多阿秒測量譜學(xué)技術(shù)中，阿秒角度條紋技術(shù)(亦稱“阿秒鐘”)因其自參考特性——無需使用阿秒光脈沖，僅利用飛秒激光脈沖即可實現(xiàn)阿秒量級時間分辨率的測量，為深入探究阿秒電子動力學(xué)過程提供了獨特手段。“阿秒鐘”技術(shù)已成功應(yīng)用于強場電子隧穿時間、順序雙電離中兩電子電離時間延遲等測量中，然而，傳統(tǒng)的“阿秒鐘”技術(shù)受限于所采用的橢圓偏振光脈沖，尚無法直接應(yīng)用于如電子-電子關(guān)聯(lián)等更復(fù)雜物理過程的研究。
 

　　為了克服這一難題，柳曉軍研究團(tuán)隊提出了一種基于“偏振門”激光脈沖的“阿秒鐘”方案，并成功將其運用于強場原子雙電離過程中電子-電子關(guān)聯(lián)動力學(xué)的實時探測。研究團(tuán)隊基于前期建立并發(fā)展的載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的少周期飛秒激光系統(tǒng)，通過精密控制兩束左旋和右旋圓偏振少周期激光脈沖的時間延遲與載波包絡(luò)相位，成功合成“偏振門”超短光脈沖，實現(xiàn)了激光脈沖橢圓偏振狀態(tài)在阿秒時間精度上的精確可控。相比以往“阿秒鐘”技術(shù)普遍采用的單一橢圓偏振光脈沖，“偏振門”超短脈沖不僅能夠在其中心近線偏振區(qū)域內(nèi)有效制備電子關(guān)聯(lián)態(tài)并驅(qū)動電子關(guān)聯(lián)發(fā)射，還保留了阿秒角度條紋高精度采樣電子發(fā)射時間的特性。研究團(tuán)隊以氬原子強場雙電離過程為例，通過研究其產(chǎn)生的雙激發(fā)態(tài)的關(guān)聯(lián)電子發(fā)射時間差，成功演示了“偏振門阿秒鐘”技術(shù)。研究表明，處于雙激發(fā)態(tài)的兩個關(guān)聯(lián)電子的電離主要通過兩種不同的通道進(jìn)行，“偏振門阿秒鐘”技術(shù)精確地測出了不同通道對應(yīng)的兩個關(guān)聯(lián)電子的電離時間差，分別為234(±22)阿秒和1043(±73)阿秒。電子關(guān)聯(lián)是影響從簡單原子到復(fù)雜分子、凝聚態(tài)物質(zhì)乃至量子材料等體系基本性質(zhì)和動態(tài)行為的關(guān)鍵因素，“偏振門阿秒鐘”的實現(xiàn)，為利用超快激光探究原子、分子、凝聚態(tài)體系內(nèi)部復(fù)雜電子超快動力學(xué)行為提供了新的有效技術(shù)途徑。
 

“偏振門阿秒鐘”探測電子關(guān)聯(lián)動力學(xué)示意圖
 

　　相關(guān)研究以“Timing Correlated-Electron Emission from Strong Field Atomic Double Ionization with Polarization-Gated Attoclock”為題發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。精密測量院副研究員王艷蘭和余少剛為論文共同第一作者，研究員柳曉軍為通訊作者。
 

　　該工作得到了科技部、基金委、中國科學(xué)院等機構(gòu)的資助。