《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线发表了武汉光电国家研究中心阿秒超快光学实验室黎敏教授在阈上电离时间测量方面取得的最新研究成果《Observation of Attosecond Time Delays in Above-Threshold Ionization》。博士生谢文海和李梓辰为论文共同第一作者，黎敏教授、陆培祥教授为论文的共同通讯作者。
阈上电离是指原子分子电离过程中吸收的光子数大于克服电离能所需的最少光子数的现象，该现象于1979年由诺贝尔物理学奖获得者Pierre Agostini观测。阈上电离是一个高度非线性非微扰过程，它的观测被认为是强场物理领域的开端。超快激光技术的发展使得人们可以获得强场电离过程的时间信息，电离时间不仅是表征强场电离时域特性的重要参量，同时也是所有基于强场电离的阿秒探测技术的基础。以往的电离时间研究集中于所谓的隧穿电离区，阈上电离由于存在多光子吸收所导致的阈上电离峰状结构，因而难以从实验上获得其电离时间信息。
阿秒超快光学实验室的黎敏教授等提出了结合阿秒钟和光电子干涉术的联合测量方案，如图1所示，利用该方案精确测量了阈上电离的电离时间。在一束强400nm椭圆偏振激光的基础上引入一束很弱的800nm圆偏振激光，同时测量光电子的偏转角和振荡相位，如图2(a)所示。
图1 结合阿秒钟和光电子干涉术的电离时间联合测量方案
图2 (a)实验测量的光电子偏转角和振荡相位随电子能量的变化；(b)实验提取和理论模拟的阈上电离时间延迟随电子能量的变化规律
通过该联合测量方案定量地分离了两类库伦作用，其中第一类库伦作用表现为库伦势对单个电子轨迹的扰动，第二类库伦作用表现为整个电子波包的畸变。并且发现第二类库伦作用将导致阈上电离电子发射时间存在达200阿秒（10-18s）的延时，且该延时依赖于电子能量，如图2(b)所示，实现了对阈上电离电子时域特性的精确表征。
这一工作揭示了库伦势导致的波包畸变效应在强场电离过程中的重要作用，该畸变效应在隧穿电离过程中也可能非常重要，对于隧穿时间等基本问题的研究具有重要的启示意义。
参考文献：武汉光电国家研究中心
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