强激光驱动下电子环流态的超快动力学过程研究

Ultrafast electron dynamics of ring current state in intense laser fields is a emerging hot topic in strong-field atomic and molecular physics. Ring current state is a kind of quantum state with internal orbital angular momentum. With intense laser fields, the above-threshold ionization and high harmonic generation from ring current state exhibit many unique features. For example, the ionization probability is strongly depended on the initial orbital angular momentum with circularly-polarized laser fields. And nearly circularly polarized extreme ultraviolet attosecond pulses can be produced with elliptically-polarized laser fields. This provides unprecedented methods to probe electron dynamics of ring current state as well as control ionization dynamics and the properties of the high harmonic generation. In this proposal, based on our previous studies, we plan to investigate the distributions of photoelectron momentum distribution from ring current states in atomic and molecular species and reveal the physical origins. Moreover, we plan to control the properties of high harmonic emission using ring current state, and produce spatially and temporally coherent, circularly polarized, extreme ultraviolet or x-ray single attosecond pulses. This study can provide comprehensive understanding of electron dynamics of ring current state and help us develop new ultrafast detection techniques.

强激光场驱动下电子环流态的超快电子动力学研究是强场原子分子物理领域新兴起的热点研究课题。 电子环流态是一种具有固有轨道角动量的量子态，在强激光的作用下其阈上电离和高次谐波的辐射表现出许多新的特性，如圆偏振激光驱动下电子隧穿电离的几率对初态轨道角动量的依赖关系以及椭圆偏振激光驱动下产生圆偏阿秒量级的相干极紫外光源等，这都为探测电子环流态的超快动力学过程以及利用电子环流态控制强场电离与高次谐波的辐射特性提供了前所未有的手段。本项目拟在申请人前期对电子环流态在强场中电子动力学研究的基础上，进一步研究原子分子中不同轨道角动量的电子环流态对阈上电离产生的光电子动量谱的影响，揭示其物理本质，以及利用电子环流态控制高次谐波的辐射特性，产生圆偏振的孤立阿秒脉冲。该项目的研究可以全面的加深人们对电子环流态超快动力学过程的认识，以及开发新的超快探测手段。

电离是强激光与原子分子相互作用的基本过程之一。在超强超快激光场的作用下，原子或分子中的电子能够吸收多于电离所必需的光子数而电离(包括多光子电离和隧穿电离)，这个过程叫做阈上电离。作为诸多其他强场过程，如高次谐波辐射、分子解离、非次序双电离以及库伦爆炸等的第一步， 强场阈上电离在近几十年来一直是强场物理领域的研究热点。随着超快激光技术的发展及相关探测技术的提高，人们对阈上电离的研究不断深入，一些新的电离特性逐渐被人们所揭示。在本项目的执行期间，我们按照研究计划，针对强场原子分子超快动力学过程进行深入的研究。最终实现了对双电离关联电子动力学过程的研究，建立了基于强场光电子全息成像的超快动力学过程探测方法，成功获得了阿秒量级时间分辨的动力学过程研究。