中国科学院张楠楠 图(a)阿秒电子动力学的激光绘图(b)相位空间和从等离子体反射镜发射的电子的角分布(c)，相对于反射激光脉冲的峰值具有不同的喷射时间
信用:SIOM 最近，中国科学院上海光学与精细机械研究所的一个研究小组观察到了飞秒激光场诱导的周期性电子束条纹
这些科学家首次以前所未有的时间分辨率演示了阿秒电子动力学的直接计量
这项工作发表在2020年11月30日的《自然光子学》上
电子和光子的相互作用是微观物理的基础
光场驱动的超快电子动力学的发现导致了超快电子衍射和显微术、超快条纹照相机和自由电子激光器的巨大进步
这些潜在的动力学隐藏在飞秒时间尺度之下，因此这些应用中涉及的电荷动力学的探索和跟踪需要更高的时间分辨率来充分挖掘它们的潜力
然而，直接获得自由电子脉冲的光场特征仍然具有挑战性，因为难以实现光场和电子之间的相位匹配
在这项研究中，自由电子脉冲序列的阿秒动力学的直接探测已经通过条纹成像的基本概念的新实施例以相当的分辨率实现，其中条纹由亚相对论红外激光场控制(图a)
通过使用高对比度激光器和等离子体反射镜，发射的电子脉冲保持在激光电场的给定相位(图b)，这大大减轻了定时同步的挑战
利用反射激光场作为条纹场，在不同光周期产生的阿秒电子脉冲可以在远场中横向分离
根据远场图像，随时间变化的偏转“条纹”了电子在屏幕上的位置，将电子脉冲的时间分布映射到空间分布(图c)
分别在激光脉冲的上升沿(ⅰ)、相邻峰区(ⅱ)和尾部(ⅲ)射出的三组电子在激光场中经历了不同的超快过程
这一实验观察证实了利用激光场诱导的时空映射来研究阿秒分辨率等离子体表面电荷的超快动力学的方法
已经实现了高达60 μrad/as的瞬时划线速度，在划线速度方面比太赫兹竞争对手提高了几个数量级
这种直接的空间域方法打开了多用途阿秒计量的大门，并为未来的光波电子学铺平了道路
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