偏振门控制飞秒激光脉冲驱动下的电子关联效应研究

For involving an anomalously high degree of electron correlation, the nonsequential double ionization (NSDI) which is induced by the interaction of femtosecond laser pulse with atom and molecule, provides an ideal prototype to study the dynamics of electron correlation on a sub-femtosecond time scale. In this project, we will develop the polarization-gated technology to obtain controllable, near-linearly polarized, extremely single-cycle driving laser pulses. Using ion-electron momentum correlation spectroscopy (COLTRIMS), the electron-momentum-correlation distributions of NSDI of noble gas atoms will be measured. We will analyze experimental results by employing a semiclassical model to deeply understand the physical mechanism behind the NSDI in single-cycle laser pulses. Furthermore, we will control the dynamics of electron correlation induced by the femtosecond laser on the sub- femtosecond time scale through the controlling of the laser parameters such as the time delay between the two pulses combined in polarization-gated pulse, peak intensity, carrier-envelope phase (CEP), and so on.

飞秒强激光场与原子分子相互作用发生的非顺序双电离（NSDI）现象由于涉及电子关联，是在亚飞秒时间尺度上认识电子关联动力学的理想体系。本项目拟发展偏振门控制技术，获得精确可控的单光学周期时间尺度的近线偏振激光脉冲，采用离子-电子动量关联谱仪（COLTRIMS）实验测量惰性气体原子NSDI中的电子动量关联谱。结合半经典理论模型分析，深入理解单周期激光脉冲下的NSDI背后物理机制。进一步通过调节偏振门时间延迟、激光光强、载波包络相位等激光参量，实现在亚飞秒时间尺度下对飞秒激光诱导的电子关联动力学行为的调控。

飞秒强激光场与原子分子相互作用发生的非顺序双电离（NSDI）现象由于涉及电子关联，是在亚飞秒时间尺度上认识电子关联动力学的理想体系。近年来，人们发现Ar原子在接近单光学周期极限激光场驱动下的NSDI中的电子关联动量分布和多光学周期激光场实验中的结果呈现出较大的差异，其背后的物理机制仍然存在争议。同时近单光学周期极限激光场驱动的原子分子电离和解离过程的研究可以在亚周期时间尺度上加深人们对电子关联效应的理解。本项目围绕这个科研热点开展了系统的研究：包括发展了偏振门控制技术，制备了单光学周期近线偏振激光脉冲；结合COLTRIMS技术和半经典理论，开展了单光学周期激光脉冲驱动Ar原子电离过程中电子超快动力学的精密测量和调控研究，提出并验证了基于偏振门脉冲实现Ar原子单电离光电子动量谱中不同类型周期内电子波包干涉条纹的甄别及精确提取方案，并通过改变偏振门时间延迟、载波包络相位（CEP）等激光参数实现了在亚光学周期时间尺度上对Ar原子非顺序双电离过程中电子关联的超快调控；进一步开展了近单光学周期激光驱动的复杂分子Ar2二聚体分子电离-解离过程中多体关联效应研究，发现了一种发生在亚光学周期时间尺度的激光诱导电子转移机制，为复杂分子化合物的超快调控提供了一种重要的途径。共发表相关SCI论文7篇，其中包括Physical Review Letters 3篇，Physical Review A 3篇，Journal of Physics B 1篇。