上海光機所提出測量單個阿秒脈沖載波包絡相位新方案

　　中科院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室與意大利米蘭理工大學合作提出了測量單個阿秒脈沖載波包絡相位(CEP)的新方案，研究成果發表在9月16日出版的國際學術期刊《物理評論快報》上[Phys. Rev. Lett. 111, 123901 (2013)]。文章首次提出了利用周期量級近紅外脈沖產生的域上電離波包與阿秒脈沖產生的單光子電離波包的干涉來測量單個阿秒脈沖的CEP，這為完全描述阿秒脈沖時域電場和拓展阿秒測量學等領域提供了新思路。

　　單個阿秒脈沖對研究原子分子亞飛秒時間尺度下的超快電子動力學過程有著重要的應用，如何從時域和頻域上完全描述阿秒脈沖，不僅對阿秒測量學有著重要的意義，而且對分析、理解以及進一步控制各種超快過程有著重要的作用。傳統的基于FROG型的阿秒條紋技術利用弱紅外光輔助下的阿秒光電離，可以完全重建紅外光的時域電場，以及阿秒脈沖的極紫外光譜相位，但其中存在一個不能確定的常數相位因子，這對應于時域上阿秒脈沖的CEP不能測量。本項研究發現，如果增加傳統阿秒條紋技術中紅外光的強度，使得氣體靶原子能夠產生域上電離，并且使得散射電子波包的能譜與阿秒單光子電離的能譜重合，那么通過測量角度分辨的光電子能譜可以觀察到強烈的干涉現象。研究進一步證明了光電子譜干涉條紋的位置攜帶了單個阿秒脈沖CEP信息，從而獲得了一種測量CEP的全新方案。

　　以前的研究也表明周期量級阿秒脈沖的CEP能夠影響光電子發射的不對稱性，但是這個效應要在阿秒脈沖的峰值強度大于1014W/cm2才能體現出來，當前的阿秒實驗技術無法獲得如此高的聚焦光強。本項研究提出的新方案結合當前可以利用的實驗條件，所需的光強只要求1011~1012W/cm2，降低了兩個數量級，便可以清晰地觀察到阿秒脈沖的CEP效應。

(a) 單個阿秒脈沖三個CEP下光電子干涉能譜。(b) [0, 2π] 范圍內掃描單個阿秒脈沖的CEP，光電子能譜干涉條紋的移動。