劉運全教授和龔旗煌院士等在《物理評論快報》報道雙指針阿秒鐘的研究新進展

原子分子内電子運動的時間尺度約在阿秒（10-18s）量級，追蹤和測量原子或分子中電子的運動是物理學家的重要目标之一。超快激光技術的出現，使得探索原子分子内電子的超快動力學行為成為可能。基于圓偏振激光的阿秒鐘(attoclock)技術是實現超快激光作用下原子的電子動力學測量的一種重要的研究手段。利用圓偏光旋轉的光矢量将不同時刻電離的電子偏轉到不同角度，通過角度—時間的對應關系實現阿秒時間分辨。傳統的研究方案是采用少周期單色圓偏振激光脈沖，通過光電子動量譜研究電子隧穿信息。但由于使用少周期脈沖，獲得的光電子動量譜通常不含有電子幹涉效應，不能獲取隧穿電子波包信息。

beat365官方网站、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室“極端光學創新研究團隊”劉運全教授和龔旗煌院士等，針對雙色同向旋圓偏光構建的阿秒鐘的工作方式展開深入研究，并取得系列進展。他們首先利用雙色(ω + 2ω)同向旋圓偏光可構建雙指針阿秒鐘[M. Han et al., Phys. Rev. let. 119，073201]，其中弱的基頻光ω做“時針”，強的二倍頻2ω為阿秒鐘的“分針”，打破了圓對稱性，這種相互作用構型類似于空間旋轉的時域雙縫幹涉儀（圖1a），可從電子幹涉譜上可提取阿秒時間尺度電子動力學信息。

近期，他們實驗上通過測量雙色同向旋圓偏場中（400nm+800nm）激光強度依賴的電子動量分布，給出了雙指針阿秒鐘在不同強度比下的統一描述。該工作利用先進的冷靶反沖離子電子動量成像譜儀(COLTRIMS)，獲得了高動量分辨單色400nm圓偏振激光（圖1b）以及不同強度比同向旋轉雙色園偏振強激光場中的光電子的幹涉圖案(圖1c和1d)。通過與理論模拟 [強場近似(SFA)和數值求解含時薛定谔方程(TDSE)]，揭示了時針(800nm)對旋轉的庫侖勢的影響以及進而引發的對電子波包幅度和相位的調制。通過改變兩束光的強度比，雙指針阿秒鐘技術實現了“縫寬”可變的空間旋轉的時域雙縫幹涉，基于電子的幹涉譜可提取出阿秒時間分辨隧穿電子波包的振幅和相位信息（圖2）。雙指針阿秒鐘(attosecond-clock)技術對于實現圓偏場中非絕熱效應的阿秒測量，以及自旋極化動力學的阿秒控制有重要應用。該研究工作發表在近期 《物理評論快報》上[“Universal Description of Attoclock with Two-color Corotating Circular Fields‘’, Phys. Rev. Lett. 122, 013201(2019)].

研究論文第一作者是葛佩佩同學，研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。