物理科技生物学-PHYICA

时间-能量域阿秒干大冢郁子涉测量法

物理学 2022-06-04 23:59:15

中国科学出版社 强驱动脉冲E0在驱动器的每半个光周期产生高次谐波,并形成一系列第二时间狭缝

微弱的信号脉冲干扰电子轨迹(灰色曲线箭头)以产生谐波,引起频域中干涉图案的移动

使用强场近似的模拟谐波谱

各谐波的延时相关能量偏移表示为σ(τ)?ES(τ)+αES(τ+δ),可用于重建信号脉冲的电场

重建(红色虚线)和原始(黑色实线)场

信用:中国科学出版社 空间动量域干涉仪是现代精密测量中的一项关键技术,已广泛应用于工程计量和天文学中需要极高空间分辨率的应用

将这种干涉测量技术扩展到时间-能量域是对空间域测量的重要补充,并有望为追踪超快过程提供时间分辨能力

然而,这种高精度时域测量的应用,特别是阿秒时间分辨测量的技术水平,尽管意义重大,却很少被探索

最近,华中科技大学的超快光学团队取得了令人振奋的进展,研制了一种全光学阿秒新狭缝干涉仪,并展示了它在时-能域高精度测量中的应用

它基于激光驱动的高次谐波,本质上是一个以阿秒脉冲序列为衍射狭缝的时域杨氏干涉仪

通过引入外部弱场来干扰谐波产生过程,阿秒时间狭缝的相位改变,导致谐波的显著能量偏移

作者导出了一个简单直观的公式来描述扰动场引起的能量转移,由此实现了波前控制的阿秒干涉测量,保持了阿秒的时间分辨率和数百兆电子伏的能量分辨率

作为第一个应用,作者利用干涉仪的时间分辨能力实时探测千兆赫电磁场

强场近似分析表明,谐波的能量偏移与两个延迟扰动脉冲的线性组合成正比

在简单的傅立叶分析之后,扰动脉冲的电场可以容易地恢复

这种方法可以很容易地推广到重构具有任意偏振状态的信号 作为第二个应用,作者利用干涉仪的能量分辨能力来探测氩中库珀最小值附近跃迁偶极子的反常相位跃变

当同时考虑多个谐波时,阿秒狭缝的时间间隔以能量分辨的方式变得可跟踪,并且在氩中接近库珀最小值的EUV时间结构的重塑被清楚地揭示

这种新颖的阿秒干涉测量法通过全光学方法将基于干涉仪的高精度测量扩展到了时间-能量域

它有可能在探测复杂目标的结构动力学中找到重要的应用

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