【資訊】“強場超快光學”創新研究群體在原子閾上電離時間測量

《物理評論快報》（Physical Review Letters）在線發表了武漢光電國家研究中心阿秒超快光學實驗室黎敏教授在閾上電離時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大于克服電離能所需的最少光子數的現象，該現象于1979年由諾貝爾物理學獎獲得者Pierre Agostini觀測。閾上電離是一個高度非線性非微擾過程，它的觀測被認為是強場物理領域的開端。超快激光技術的發展使得人們可以獲得強場電離過程的時間信息，電離時間不僅是表征強場電離時域特性的重要參量，同時也是所有基于強場電離的阿秒探測技術的基礎。以往的電離時間研究集中于所謂的隧穿電離區，閾上電離由于存在多光子吸收所導致的閾上電離峰狀結構，因而難以從實驗上獲得其電離時間信息。

阿秒超快光學實驗室的黎敏教授等提出了結合阿秒鐘和光電子干涉術的聯合測量方案，如圖1所示，利用該方案精確測量了閾上電離的電離時間。在一束強400nm橢圓偏振激光的基礎上引入一束很弱的800nm圓偏振激光，同時測量光電子的偏轉角和振蕩相位，如圖2(a)所示。

圖1 結合阿秒鐘和光電子干涉術的電離時間聯合測量方案

圖2 (a)實驗測量的光電子偏轉角和振蕩相位隨電子能量的變化；(b)實驗提取和理論模擬的閾上電離時間延遲隨電子能量的變化規律

通過該聯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為庫倫勢對單個電子軌跡的擾動，第二類庫倫作用表現為整個電子波包的畸變。并且發現第二類庫倫作用將導致閾上電離電子發射時間存在達200阿秒（10-18s）的延時，且該延時依賴于電子能量，如圖2(b)所示，實現了對閾上電離電子時域特性的精確表征。

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

參考文獻：武漢光電國家研究中心