science >> Wetenschap >  >> Fysica

Attoseconde interferometrie in tijd-energiedomein

Sterke stuurpuls E0 genereert harmonischen van hoge orde elke halve optische cyclus van de driver, en vormt een opeenvolging van aangrenzende temporele spleten. Een zwakke signaalpuls verstoort de elektronenbanen (grijze gebogen pijlen) voor het genereren van harmonische, het induceren van een verschuiving van het interferentiepatroon in het frequentiedomein. (a) Het gesimuleerde harmonische spectrum met behulp van sterke veldbenadering. De vertragingsafhankelijke energieverschuiving van elke harmonische wordt uitgedrukt als σ(τ)?ES(τ)+αES (τ+Δ), en kan worden gebruikt om het elektrische veld van de signaalpuls te reconstrueren. (b) Het gereconstrueerde (rode stippellijnen) en originele (zwarte ononderbroken lijnen) veld. Krediet:©Science China Press

De ruimte-impuls domeininterferometer is een sleuteltechniek in moderne precisiemetingen, en is op grote schaal gebruikt voor toepassingen die een uitstekende ruimtelijke resolutie vereisen in technische metrologie en astronomie. Het uitbreiden van dergelijke interferometrische technieken naar het tijd-energiedomein is een belangrijke aanvulling op ruimtelijke domeinmetingen en zal naar verwachting tijdoplossend vermogen bieden voor het traceren van ultrasnelle processen. Echter, dergelijke toepassingen voor zeer nauwkeurige tijdsdomeinmeting, vooral state of the art attosecond time opgelost meting, is minder verkend, ondanks zijn grote betekenis.

Onlangs, het ultrasnelle opticateam van de Huazhong University of Science and Technology in China boekte spannende vooruitgang en ontwikkelde een volledig optische attoseconde interferometer met enkele spleetjes en demonstreerde de toepassingen ervan in het tijd-energiedomein met hoge precisie. Het is gebaseerd op lasergestuurde harmonischen van hoge orde, dat is in wezen een tijdsdomein Young's interferometer met de attoseconde pulstrein als de diffractiespleten. Door een extern zwak veld te introduceren om het harmonische generatieproces te verstoren, de fase van de attoseconde temporele spleten verandert, wat resulteert in een merkbare energieverschuiving van de harmonischen. De auteurs hebben een eenvoudige intuïtieve formule afgeleid om de energieverschuiving weer te geven die wordt veroorzaakt door het storende veld, van waaruit golffront gecontroleerde attoseconde interferometrie met behoud van attoseconde temporele resolutie en honderden meV energieresolutie zijn geïmplementeerd.

Als eerste aanvraag de auteurs gebruikten het tijdoplossend vermogen van de interferometer voor realtime sondering van een petahertz-elektromagnetisch veld. De analyse van sterke veldbenadering laat zien dat de energieverschuiving van de harmonischen evenredig is met een lineaire combinatie van twee vertraagde storende pulsen. Na een triviale Fourier-analyse, het elektrische veld van de storende puls kan gemakkelijk worden teruggevonden. Een dergelijke methode kan gemakkelijk worden gegeneraliseerd voor het reconstrueren van signalen met een willekeurige polarisatietoestand

Als tweede aanvraag de auteurs gebruikten het energieoplossend vermogen van de interferometer om de abnormale fasesprong van de overgangsdipool nabij een Cooper-minimum in argon te ondervragen. Wanneer meerdere harmonischen tegelijkertijd worden beschouwd, de tijdscheiding van attoseconde spleten wordt traceerbaar op een energie-opgeloste manier, en het hervormen van de EUV-temporele structuur in de buurt van een Cooper-minimum in argon wordt duidelijk onthuld. Deze nieuwe attoseconde-interferometrie heeft de op interferometer gebaseerde hoge-precisiemeting uitgebreid tot het tijd-energiedomein met een volledig optische benadering. Het kan potentieel belangrijke toepassingen vinden bij het onderzoeken van structurele dynamiek van complexe doelen.