分子在强激光场中会吸收多个光子发生阈上双电离解离过程，其中两个电子的电离时间和路径是理解该物理过程的关键。以自然界中最简单的氢气分子为例，存在两种增强电离机制，分别为隧穿图象下的电荷共振增强电离机制和多光子图象下的阈上库伦爆炸机制。前者是由于在特定核间距下被电场压底的库仑势使电子更容易逃逸出来；后者是由于电离势与多光子能量共振从而使电离率增强。目前这两种增强电离机制普遍通过氢气分子库伦爆炸产生的动能来推断电离时刻的核间距，虽然从动能谱上可以观察到丰富的结构，但一直没有能够利用单个脉冲直接实时观测该动力学过程的实验方案。

吴健教授研究团队创新性地提出用一束多周期激光脉冲实现阈上双电离解离时间测量的方法。利用多级波片和补偿器构造一束偏振方向随时间不断变化的多周期激光脉冲（polarization-skewed pulse），将氢气分子双电离过程中不同时刻电离的光电子分别映射到不同电子出射角，基于双电子-双离子符合测量观测到的X型光电子动量分布，实现时空分辨的两步电离过程，将提取出的电离时刻相减即可得到双电离的时间延时。

实验中，通过筛选离子动能的不同范围，可以得到不同双电离解离通道的时间延时，与多光子增强电离通道的理论计算结果符合得很好。该方法实时观察到了多光子图象下的阈上双电离解离过程，为分子双电离时间延时的测量提供了一种简单高效的方法。相关研究结果发表在 Phys. Rev. Lett. 126, 063201 (2021)。

图1 实验方案示意图与阈上双电离解离路径示意图