浅谈阿秒脉冲的机理及应用 刘冠男 19 系 指导教师：刘之景

一. 阿秒脉冲研究的意义 二. 阿秒脉冲产生和测量的机理 三. 实验应用 四. 展望

一. 阿秒脉冲研究的意义 一. 阿秒脉冲研究的意义

1 阿秒（ as ） = 秒 1 阿秒相对于 1 秒 ——— 两亿年中秒针嘀嗒一下的 光阴

奔马的相片 原子的图像

化学反应中的成键与断裂 —— 飞秒激光（ s ） 原子内的电子跃迁 ——— 阿秒激光脉冲 “ 阿秒物理学 ”

二. 阿秒脉冲产生和测量的机理

1. 遇到问题 —— 光的波长  飞秒脉冲的产生，依赖于可见光和近红外 光波段，在这个波段，光波完成一次振荡 的时间为： T=2—3fs  然而，脉冲持续的时间（脉冲宽度） t 不可 能短于一个光振荡周期 T 本质困难！！！

2. 解决问题  利用超短超强脉冲与惰性气体作用，产生 高次谐波，从而得到阿秒脉冲。  相位锁定光学参量或同步飞秒激光产生的 可见光亚谐波技术。

利用高次谐波产生技术的方法 超强超短脉冲（飞秒脉冲） 惰性气体 高次谐波 阿秒脉冲 更短的波长，更小的 脉 宽

F= kx 任何一个回复力与位移 有关的机械系统，都能 在一定的共振频率上形 成振荡，弹簧是这样一 个系统，同样，一个孤 立的原子也是一个这样 的系统

F 库仑 电子 电子振荡 强光场 偏 离平衡位置 外加电场力 F 外 偏离的电子 复杂运动 高频振荡 高频电磁波 高次谐波 原子 —— 特殊的共振系统

换句话说 ————  高强度激光场把电子 从原子中 “ 拉 ” 出来， 然后又使其复合回去， 就可以辐射出高次谐 波。  通过只允许最高频率 的滤波器，即可滤出 高能光子，从而得到 阿秒脉冲。

3. 阿秒脉冲的测量机理  阿秒脉冲的测量带给人们的，是 比阿秒脉冲的产生更大的挑战

互相关测量  1999 年，物理学家 Papadogiannis —— 互相 关测量思想 电离 激光 具有一定动能的电子 动能改变



三. 阿秒脉冲的实验产生

 Nature 杂志上，来自奥地利维 也纳技术大学，加拿大国家研 究中心和德国比利斐尔德大学 的研究人员报道了他们产生的 650as 的光脉冲。

实验装置

 从电离氖气的荧光辐射可以看到喷射出金 属管的气体流

 物理学家 Anne L`Huiller 说， “ 这是 一个重要的实验，它为我们打开 了一扇通往研究原子分子中电子 的极端超快过程的大门 ”

四. 展望

问题与前景  问题：我们需要性能更稳定，能量更高的 阿秒激光脉冲  新思想：双脉冲机理  其他方法：采用可见光波段亚谐波合成阿 秒脉冲

阿秒物理时代已经来临 ! 阿秒物理时代已经来临 ! 阿秒脉冲技术的成熟与应用指日可 待！ 阿秒脉冲技术的成熟与应用指日可 待！

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