前向散射光电子全息提取原子分子隧穿电离波包位相

Wavepacket phase of tunneling ionization plays an important role on evolution of electron movement, so the measurement of wavepacket phase is extremely crucial in study tunneling ionization dynamics of atom and molecule in strong field laser. The wavepacket phase can be extracted from photoelectron holography generated from interference between direct ionization wave and rescattering wave. Here, we will perform the investigation on controlling tunneling ionization, optimizing electron trajectory and measuring photoelectron holography distribution, by a combination of few-cycle laser, two-color laser, field-free molecular alignment and high-resolution photoelectron momentum measurement. The phase of tunneling ionization and scattering wave can be extracted, the ultrafast evolution of phase can be measured, the different phase between atomic and molecular can be obtained and the ultrafast evolution of electron wavepacket can be reconstructed from the measurement of interference fringes of the photoelectron holography and the calculation of strong field theory. Furthermore, this project will promote a deep understanding on sub-femtosecond dynamics and mechanism on tunneling ionization of atom and molecule in strong laser field.

隧穿电离电子波包位相在其演化中起着至关重要的作用，测量波包的位相对于深入认识强激光场下原子分子隧穿电离动力学是亟待解决的关键问题。目前认为从隧穿电离过程中不同路径波包干涉产生的电子动量全息结构成像，能够提取隧穿电离波包的位相信息。本项目将结合少周期及双色激光场、分子准直技术与电子动量测量等方法，实现对原子/分子隧穿电离电子轨迹的优化控制和隧穿电子二维动量分布的高精度测量。通过前向散射光电子全息产生的干涉条纹分布结合强场理论计算，实现隧穿电子波包和散射波包位相的提取、位相超快演变的观测、不同原子分子位相的获取以及隧穿电离电子波包超快演化的重构，进而深入探索原子/分子强场电离的亚飞秒时间分辨的动力学过程及其机理。

隧穿电离是强激光作用原子分子发生的第一个过程，位相在隧穿电离电子波包演化中起着至关重要的作用，对电离波包位相的测量是深入认识强激光场下隧穿电离动力学研究中亟待解决的关键问题。对隧穿电离的深入认识有助于加深对高次谐波辐射、非序列电离以及分子轨道成像等现象的理解，也对开展光电子全息、激光诱导电子衍射以及阿秒电离动力学等研究具有重要的意义。本项目主要任务是将先进的光场调制技术以及分子操控技术，应用于原子分子隧穿电离以及光电子全息的前向散射研究中。在项目的资助下，我们开展了基于双色激光场作用Xe、Ar以及N2等体系产生光电子二维动量的测量，通过扫描双色激光场的相对相位发现在激光场非对称性最强时（相位为0和π时）光电子全息图样最清晰。结合分子准直技术获得了不同取向条件下分子二维光电子全息成像。结合求解含时薛定谔方程（TDSE）、量子轨迹蒙特卡洛（QTMC）以及一般性的量子轨迹蒙特卡洛（GQTMC）等理论计算对原子分子的隧穿电离动力学进行了系统的研究，实现了对隧穿电子波包的观测并对不同原子分子隧穿电离位相进行了提取，加深了对原子/分子强场阿秒电离动力学的认识。