在时间上形成阿秒脉冲的电场

时间:2020-02-17 18:22 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

在时间上形成阿秒脉冲的电场

化学反应是由它们各自的电子结构和动力学决定的。在光的照射等刺激下,电子在液体或固体中重新排列。这个过程只需要几百阿秒,一阿秒就是十亿分之一秒的十亿分之一的十亿分之一。电子对外部场很敏感,所以研究人员可以很容易地用光脉冲照射电子来控制它们。一旦他们这样临时地形成了阿秒脉冲的电场,研究人员就可以实时地控制电子动力学。弗莱堡大学物理研究所的Giuseppe Sansone教授领导的研究小组在《自然》杂志上展示了他们如何能够完全形成阿秒脉冲的波形。

“这些脉冲使我们能够研究分子或晶体中电子反应的第一时刻,”Sansone解释道。“有了电场形状的能力,我们就能控制电子运动——长期目标是优化基本过程,如光合作用或材料中的电荷分离。”

这个团队由来自美国研究机构的理论家和实验物理学家组成美国、俄罗斯、德国、意大利、奥地利、斯洛文尼亚、匈牙利、日本和瑞典在意大利的里雅斯特的自由电子激光器(FEL)费米上进行了他们的实验。该激光器是目前世界上唯一一种能够在完全可控的相对相位条件下,在极紫外光谱范围内合成不同波长辐射的激光器。

阿秒脉冲是由激光谐波的时间重叠引起的。科学家们利用费米上的波动器产生了四组基本波长的激光谐波。这是一种技术装置,可以控制相对论性电子束的运动,从而产生紫外线辐射。该实验的主要挑战之一是测量这些相对相位,其特征是通过阿秒脉冲和红外场的组合获得氖原子释放的光电子。这导致了电子光谱中的附加结构,通常被称为侧带。科学家们测量了每次激光发射产生的不同边带之间的相关性。这最终使他们能够充分表征阿秒脉冲序列。

“我们的结果表明,FELs不仅可以产生阿秒脉冲,”Sansone说,“而且,由于实现了波形产生的方法,这种脉冲是完全可控的,并达到峰值强度。这两个方面代表了我们的方法的主要优势。研究结果也将影响全球新型自由电子激光器的规划和设计。

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