物理學家利用激光產生了阿秒自由電子脈衝串

德國弗里德里希-亞歷山大 埃爾朗根-紐倫堡大學（FAU）的物理學家們已經成功地在阿秒量級產生了受控的電子脈衝。他們利用的是由不同波長的激光脈衝形成的光學行波。利用阿秒自由電子脈衝揭示了原子中電子的運動。

德里希-亞歷山大 埃爾朗根-紐倫堡大學（FAU）的研究人員們的研究成果已發表在「Physical Review Letters」上（「Ponderomotive Generation and Detection of Attosecond Free-Electron Pulse Trains」）。

科學家們一直在研究在極短時間內生成電子包絡的方法已經有好幾年了。這種脈衝能夠追蹤超快運動，例如原子晶格中的振動，材料中的相變或化學反應中的分子鍵。

FAU激光物理主席Peter Hommelhoff教授解釋說：「脈衝越短，可以表徵的運動速度就越快。但是，想獲得短脈衝同時也涉及如何控制電子包的特殊挑戰。」

FAU激光物理學教授Peter Hommelhoff教授。（圖片來源：FAU / GeorgP?hlein）

去年，Hommelhoff和他的團隊成功地產生了持續時間為1.3飛秒的周期性電子脈衝 - 飛秒為十億分之一秒。為了實現這麼短的脈衝，他們將連續的電子束引導到硅晶格上，並將其與激光脈衝的光場疊加。

從飛秒到阿秒脈衝

FAU的研究人員們現在實現了更高的指標，他們產生了0.3飛秒或300阿秒的電子脈衝。在產生阿秒脈衝的方法中使用了激光。首先，使用紫外激光脈衝從電子源發射電子包。這些電子包隨後與由兩個不同波長的紅外激光脈衝在真空中形成的光學行波相互作用。

Hommelhoff教授的研究員、該論文的共同作者Norbert Sch?nenberger解釋說：「有質動力的相互作用引起電子密度的變化。「我們將電子包在一定程度上分解成更小的包，以產生阿秒量級的電子脈衝。激光束到達的時間延遲使我們能夠產生特定的行波，從而精確地控制脈衝串。

由FAU的物理學家們開發的這種方法可以徹底改變電子衍射和顯微鏡學的實驗。未來，阿秒脈衝不僅可以用來追蹤原子的運動，甚至可以顯示原子、分子和固體內的電子動力學。

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