超快光场驱动电子重散射精密操控
发布日期:2018-01-08   作者:王玲   浏览次数:307

     原子分子内处于束缚态的电子受到强激光场的作用会发生隧穿电离,成为自由电子。1993年,加拿大Corkum教授提出 “三步模型”,指出自由电子在激光场作用下加速后有一定的概率返回母核发生重散射,其在光场中加速获得的能量以高能光子的形式释放,产生高次谐波,是当前阿秒光科学研究的重要基础。

        电子的重散射行为对研究多电子原子分子体系中的电子关联性以及碰撞激发过程具有重要意义。利用重散射电子可以对母核的原子分子轨道进行全息成像,时间精度达到亚周期量级,空间精度达到亚埃量级。电子的重散射行为对驱动光场的椭偏率具有很强的依赖性,随着激光场椭偏率的增加,该过程迅速被抑制。但是,两束不同波长的反向旋转的圆偏振光,即反旋双色圆偏振光场可以有效驱动二维平面内的电子重散射行为。

       早2010年,我们就对双色圆偏振光场在分子排列与取向方面的应用进行了深入的研究(Phys. Rev. A 82, 033409),理论预言利用该光场可以同时在多个方向取向和固定线性分子。2016年,我们课题组通过搭建闭环相位锁定系统,成功地利用双色圆偏振光场将电子的局域化操控从一维拓展至二维(J. Phys. B 49, 025603),相关工作被选为该 

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        在前期工作的基础上,近期吴健教授课题组实验研究了原子分子在双色圆偏振光场中的强场电离行为。通过调控双色光场的相对强度以及相对旋性,实现了对电子重散射行为的精密操控。通过保持双色场的总光强不变,改变基频光和倍频光的强度比,可以显著地调节电子重散射诱导的Ar原子和N2分子的双电离产率,在倍频光和基频光的电场比~1.5时达到峰值。但是对于Xe原子,调控幅度则显著较小,该现象主要由于共振多光子过程引起。对于O2分子,我们也观测到了明显的电离抑制。不光是双电离过程,O2分子的单电离产率也比具有相近电离势能的Xe原子低了一个量级,该过程主要由于O2分子具有反对称的1πg轨道决定。该研究首次揭示了分子轨道对双色圆偏振光场驱动的电子重散射行为的影响,目前该工作发表于Phys. Rev. Lett. 119, 203202 (2017)

    双色圆偏振光场驱动电子重散射,对圆偏振阿秒光源的发展具有重要意义,利用反旋双色圆偏振光场可以直接产生圆偏振的高次谐波。同时,双色圆偏振光场驱动的二维重散射电子为研究强场过程提供了更高的时空分辨率。该工作不仅为产生圆偏振高次谐波的工作物质参数选择提供了思路,并且为原子分子强场行为的研究提供了新的实验依据。