最近，來自上海光機所的研究人會員觀察到使用飛秒激光場誘導(dǎo)的周期性的 電子束條紋?？茖W(xué)家們首次為大家展示了 前所未有的的時間分辨率的阿秒電子動力學(xué)的直接計量學(xué)結(jié)果。這一研究成果發(fā)表在近日出版的Nature子刊《Nature Photonics》上。

(a) 激光測繪阿秒電子動力學(xué)；(b) 相位空間和角分布

圖解： (c) 從等離子鏡子中從不同的噴射次數(shù)中同反射的激光脈沖的頂點發(fā)射出電子

最近，來自上海光機所的研究人會員觀察到使用飛秒激光場誘導(dǎo)的周期性的 電子束條紋。

科學(xué)家們首次為大家展示了 前所未有的的時間分辨率的阿秒電子動力學(xué)的直接計量學(xué)結(jié)果。這一研究成果發(fā)表在近日出版的Nature子刊《Nature Photonics》上。

電子和光子的相互作用是微觀物理學(xué)的基礎(chǔ)。在一個光場的驅(qū)動下對超快電子動力學(xué)真相的揭示會導(dǎo)致超快電子衍射和微觀分析，超快條紋相機，自由電子激光的巨大進展。這些背后的動力學(xué)機制均在飛秒時間尺度之下被隱藏起來了，因此探究和追蹤電荷動力學(xué)在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用需要一個前所未有的時間分辨率的設(shè)備儀器來完全探究其潛在的東西。然而，直接達到進行光場表征自由電子脈沖仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)，這是因為在獲得光場和電子的相位的匹配上依然非常困難。

在本研究中，直接探測自由電子脈沖列的阿秒動力學(xué)可以通過一個可比分辨率的新的實施辦法，稱之為條紋成像的基本理念來進行實施，此時的條紋通過一個亞相對論紅外激光場（sub-relativistic infrared laser field）來進行控制。

阿秒電子脈沖列的激光條紋的實驗證據(jù)

通過使用一個高對比度的激光器和等離子鏡片，發(fā)射的電子脈沖在激光電場中停留且保持一定的位相，此時可以巨大的緩和時間同步上的巨大挑戰(zhàn)。隨著反射的激光場作為一個條紋場，阿秒電子脈沖在不同的光循環(huán)中產(chǎn)生，從而可以在遠場橫向進行分離。

依據(jù)原場圖像，電子在屏幕中的時變撓度條紋的位置，測繪電子脈沖的時間分布至空間分布。三組電子在上升的邊緣 (I)分別噴出，在頂點的相鄰區(qū)域 (II)，在激光脈沖(III)的尾部在激光場中經(jīng)歷著不同的超快過程。

電子發(fā)射自等離子鏡片在不同噴射時間同反射的電子脈沖相對應(yīng)時計算得到的相位空間和角分布

實驗觀察結(jié)果證實了探索時間——空間測繪時，采用激光場誘導(dǎo)的辦法來觀察電荷在阿秒分辨率層面下的等離子表面的超快動力學(xué)?？梢赃_到的瞬時條紋速度為60 μrad/as，是其競爭對手THz條紋速度的幾個數(shù)量級。

這一直接的空間占據(jù)主導(dǎo)地位的辦法為各種不同的阿秒計量學(xué)開辟了道路和為將來光波電子學(xué)的應(yīng)用鋪平了道路。

文章來源:Zhou, C., Bai, Y., Song, L. et al. Direct mapping of attosecond electron dynamics. Nat. Photonics (2020). https://doi.org/10.1038/s41566-020-00730-6