登录
立即登录
注册
提交注册
忘记密码
找回密码

亚博2021最新版网址-上海光机所在激光直接度量阿秒电子动力学研究中获进展

作者:亚博2021最新版网址 发布时间:2021-09-12

近日,中国科学院上海光学周详机械研究所强场激光物理国度重点尝试室在阿秒电子动力学范畴获得进展,采取高对照度飞秒激光脉冲手艺与等离子体镜锁相机制,解决了飞秒激光脉冲与阿秒电子脉冲的时空同步困难,尝试中不雅测到电子在光场调制下的空间条纹图,尝试验证了“全光阿秒电子示波器”的可行性。该研究揭露了强光场下固体概况阿秒时候标准超快而复杂的电子动力学进程,为从飞秒电子怀抱学逾越到阿秒电子怀抱学供给了新参考。相干研究功效以Directmappingofattosecondelectrondynamics为题,颁发在《天然-光子学》(NaturePhotonics)上。

光子与电子彼此感化是自由电子激光、阿秒科学和物资科学的前沿问题之一。超快电子学研究今朝已到达飞秒(fs,10-15秒)量级时候分辩率,并在超快电子显微镜、超快条纹相机和自由电子激光方面获得丰富进展,可是原子、份子和凝集态物资内部的动力学研究需要亚飞秒乃至阿秒(as,10-18秒)时候分辩率。经由过程飞秒光场直接怀抱电子的亚周期动力学特征,可以供给史无前例的阿秒级时候分辩率,但飞秒激光脉冲与阿秒电子脉冲难以实现高精度时空同步。

强场激光物理国度重点尝试室立异成长了XPWG+OPA[OpticsExpress26,2625-2633(2018)]等手艺,有用晋升现有百太瓦和拍瓦级超强超短激光系统时候对照度,响应手艺已进一步利用在国度重年夜根本举措措施上海超强超短激光尝试装配(SULF)[HighPowerLaserScienceandEngineering8,e4(2020)]。尝试中,研究人员操纵高对照度的800nm飞秒激光脉冲聚焦到反射镜面上,如图1所示,电子在激光锁定相位下以阿秒电子脉冲链情势出射,解决了激光光场-阿秒电子脉冲之间的切确时空同步的困难。

screen.width-461) window.open('http://www.opticsky.cn/attachment/Mon_2012/0_1_38294baa8c0ed90.png');" >

图1.激光直接怀抱阿秒电子动力学尝试示意图

图1展现了不雅测到的典型电子空间散布特点,除不雅测到由激光有质动力排空而致使的电子低密度区,和由履历激光真空加快进程的电子而构成的电子束斑外,在有质动力排空区不雅察到在激光偏振标的目的上呈近周期性散布的电子束条纹。  

screen.width-461) window.open('http://www.opticsky.cn/attachment/Mon_2012/0_1_dc5de9cceb7e097.png');" >

图2.电子在光场下相位散布图(a)与电子空间散布图(b)

图2展现了分歧空间散布电子在光场相位下散布和空间散布。周期性发射的阿秒电子脉冲在激光场调制下构成了条纹布局散布,这一感化进程把电子按时候的前后挨次转换成了空间投影,按照电子空间散布可直接反演其阿秒时候动力学进程。该“全光阿秒电子示波器”概念(图3)中“偏压”电场场强1012V/m,瞬时扫描速度可达60μrad/as,而当时间分辩率高达阿秒量级。该研究验证了“全光阿秒电子示波器”的可行性,实现对自由电子脉冲序列阿秒动力学的直接探测,为将来实现全光阿秒电子怀抱供给了主要参考。

screen.width-461) window.open('http://www.opticsky.cn/attachment/Mon_2012/0_1_3eee0aac3741bb1.png');" >

图3.“全光阿秒电子示波器”概念图

研究工作获得中科院计谋性先导科技专项(B类)、中科院超强激光科学出色立异中间、国度天然科学基金优异青年项目、中科院根本前沿科学研究打算、中科院青年立异增进会等的撑持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41566-020-00730-6