8月19日消息,德国奥尔登堡大学(University of Oldenburg)物理研究所Attosecond Microscopy研究团队在期刊《Applied Physics B—Lasers and Optics》发表论文,展示了一套每秒产生20万个光脉冲、载波包络相位(CEP)高度稳定的激光系统,向"用光的电场精密操控单个电子动力学"的目标迈出决定性一步。研究由Jan Vogelsang博士领导,第一作者为博士研究生Katrin Meier,团队还与2023年诺贝尔物理学奖得主Anne L'Huillier领导的瑞典隆德大学研究组合作,对该激光系统进行了详细表征。

实验中,由红外光(人眼不可见)构成的光波位置在数小时内保持极端稳定。由连续且全同的光脉冲形成的稳定光场,使电子控制实验成为可能——这类基础研究最终可能催生以光速工作的超快晶体管等器件。

这项工作的独特之处在于20万个脉冲之间可能创纪录的相似度:研究者能在从微秒到小时的宽广时间尺度上控制电场振荡的稳定性。关键参数是"载波包络相位"(CEP),它与其它参数共同决定光波的精确形状。Meier解释说:"可以把脉冲想象成一个短促的闪光,其中电磁场振荡只容纳几个波峰波谷,CEP决定这些峰谷在闪光内的位置。没有稳定的CEP,一个脉冲和下一个就会完全不同,利用脉冲内电场做受控实验就无从谈起。"

由于CEP对温度波动、空气流动乃至最轻微振动都极其敏感,团队精心设计并搭建了激光系统,并依赖奥尔登堡阿秒实验室超稳定的环境条件。即便如此,当前装置的CEP稳定性仍令团队意外。Meier指出,CEP虽是极小的量,却对测量结果影响重大:"CEP的微小偏移可以决定电子如何响应激光脉冲——就像精确计时的推力决定秋千的摆动方向。"该稳定性为以前完全无法记录到测量信号的实验打开了大门,包括对反应动力学中电子行为的阿秒级追踪。 (来源:Phys.org)