近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在阿秒電子動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域取得進(jìn)展，采用高對比度飛秒激光脈沖技術(shù)與等離子體鏡鎖相機(jī)制，解決了飛秒激光脈沖與阿秒電子脈沖的時(shí)空同步難題，實(shí)驗(yàn)中觀測到電子在光場調(diào)制下的空間條紋圖，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了“全光阿秒電子示波器”的可行性。該研究揭示了強(qiáng)光場下固體表面阿秒時(shí)間尺度超快而復(fù)雜的電子動(dòng)力學(xué)過程，為從飛秒電子度量學(xué)跨越到阿秒電子度量學(xué)提供了新參考。相關(guān)研究成果以Direct mapping of attosecond electron dynamics為題，發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）上。
光子與電子相互作用是自由電子激光、阿秒科學(xué)和物質(zhì)科學(xué)的前沿問題之一。超快電子學(xué)研究目前已達(dá)到飛秒（fs, 10-15秒）量級時(shí)間分辨率，并在超快電子顯微鏡、超快條紋相機(jī)和自由電子激光方面取得豐碩進(jìn)展，但是原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)研究需要亞飛秒甚至阿秒（as, 10-18秒）時(shí)間分辨率。通過飛秒光場直接度量電子的亞周期動(dòng)力學(xué)特性，可以提供前所未有的阿秒級時(shí)間分辨率，但飛秒激光脈沖與阿秒電子脈沖難以實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)空同步。
強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新發(fā)展了XPWG+OPA [Optics Express 26, 2625-2633 (2018)]等技術(shù)，有效提升現(xiàn)有百太瓦和拍瓦級超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)時(shí)間對比度，相應(yīng)技術(shù)已進(jìn)一步應(yīng)用于國家重大基礎(chǔ)設(shè)施上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（SULF）[High Power Laser Science and Engineering 8, e4 (2020)]。實(shí)驗(yàn)中，研究人員利用高對比度的800nm飛秒激光脈沖聚焦到反射鏡面上，如圖1所示，電子在激光鎖定相位下以阿秒電子脈沖鏈形式出射，解決了激光光場-阿秒電子脈沖之間的精確時(shí)空同步的難題。
研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、中科院超強(qiáng)激光科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。（來源：中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所）
作者：Ruxin Li等 來源：《自然—光子學(xué)》
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