强场原子分子动力学研究

    内容摘要：

    飞秒激光的产生和发展为人们研究极端条件下物质的动力学过程提供了强有力的工具，在物理、化学、生物等诸多领域有着重要的应用。基于飞秒激光的超快探测技术可以使人们像看电影一样清楚直观地认识光与物质相互作用的物理规律和动力学机制，一直是超快科学领域的研究热点。飞秒激光与原子分子相互作用产生的光电子辐射携带着丰富的介质结构以及动力学信息，为实现高时空分辨的原子分子超快探测提供了有效途径。基于强场光电子辐射，我们系统深入地研究了强场原子分子内部超快动力学过程，主要的研究内容有：（1）通过实验研究分子高次谐波的辐射特性，提出了不依赖高次谐波相位测量的分子衍射成像方案，同时利用正交双色场调控电子轨迹实现了分子轨道的单发成像；（2）基于分子高次谐波的振幅调制和频率调制，实现了亚埃空间尺度下阿秒时间分辨的同位素分子核动力学测量，同时发展了一种角分辨的高次谐波光谱技术，实现了对分子转动波包时空演化过程的实时测量，此外理论上发展了描述高次谐波辐射的光子通道模型，给出了与经典模型互补的物理图像，直观揭示了高次谐波的光量子特性；（3）发展了阿秒光电子全息理论，成功从光电子全息干涉谱提取了原子散射振幅相位信息，并利用阿秒光电子全息技术实现了对分子内部超快电荷迁移、电子隧穿电离时间、以及电子隧穿初始位置和出射动量的精密测量；（4）采用双光门技术，实现了 250 as 孤立阿秒脉冲的产生，同时发展了波前可控的阿秒时间干涉技术，实现了对拍赫兹光场波形以及原子结构信息的精密测量。