[发明专利]一种基于阿秒条纹重构非均匀场空间依赖系数的方法

说明书

本发明提供了一种基于阿秒条纹重构非均匀场空间依赖系数的方法，针对现有技术中尚未得到研究的非均匀红外场辅助下的原子单光子电离过程，通过电子光辐射时间实现了重构非均匀红外场的空间依赖系数的功能。本发明反映了非均匀红外场辅助下原子单光子电离中电子的动力学过程。本发明用于实现对纳米结构附近等离子增强电场进行成像。

技术领域

本发明属于超快激光技术领域，具体涉及一种基于阿秒条纹重构非均匀场空间依赖系数的方法。

背景技术

近年来，随着超快激光技术的飞速发展，人们已经可以实现对原子，分子以及固体内电子运动状态的实时探测。阿秒脉冲和红外场的结合为研究单光子电离过程提供了一种非常重要的方法。从这种组合场中所产生的电子的时间分辨光谱可以揭示光发射的时间信息。Schultze等人首先观察到了光发射时间。他们采用了阿秒条纹技术，用孤立的阿秒脉冲和红外场共同作用于氖原子，并测量了氖原子中2p相对于2s电子的时延为21as。光发射时间延迟有助于我们了解不同的电子动力学，如氖和氦原子的抖动电离机制、初始状态的极化效应、以及电子的初始电离信息等。

一般来说，红外场应该是空间均匀的时变电场。当红外场由附近的纳米结构产生时，这个假设将被打破。空间非均匀场引起了强场物理学研究人员的广泛兴趣。通过使用空间依赖的红外场，研究人员发现空间不均匀场可以用来选择高次谐波辐射中的量子路径，拓宽谐波截止等。此外，由空间非均匀场驱动的阈上电离过程也呈现出了一些新的特征，如阈上电离截止区的扩展或在阈上电离产生的光谱中出现了更高的能量峰。然而，到目前为止，空间非均匀红外场辅助下的原子单光子电离尚未得到研究，不均匀的红外场如何影响光发射时间仍然不清楚，如何利用阿秒条纹技术提取非均匀场空间依赖系数也未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于阿秒条纹重构非均匀场空间依赖系数的方法，用于重构非均匀电场的空间依赖系数。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于阿秒条纹重构非均匀场空间依赖系数的方法，包括以下步骤：

S1：在非均匀红外电场辅助下测量阿秒脉冲与工作气体相互作用产生的阿秒条纹谱；

S2：对阿秒条纹谱进行加权平均得到阿秒条纹谱的中心动能E_coe；将中心动能E_coe按照非均匀红外电场矢势的解析形式，采用非线性最小二乘法拟合得到光电离时间延迟δτ₁；

S3：利用粒子群算法并求解数值计算牛顿方程，得到随机非均匀电场空间依赖系数下，非均匀红外电场和单个阿秒脉冲共同与工作气体相互作用产生的经典条纹轨迹；将经典条纹轨迹按照非均匀红外电场矢势的解析形式进行非线性最小二乘法拟合，获得不同电场空间依赖系数下的经典光电离时间延迟δτ₂，并将其与步骤S2得到的光电离时间延迟δτ₁进行对比，找出最优的空间依赖系数作为非均匀红外电场的空间依赖系数。

按上述方案，所述的步骤S1中，具体步骤为：工作气体为惰性气体中的一种。

按上述方案，所述的步骤S1中，具体步骤为：

S11：通过数值求解含时薛定谔方程；

S12：记录在非均匀红外电场和单个阿秒脉冲在不同相对时间延迟下与工作气体的相互作用；

S13：记录不同的非均匀红外电场-阿秒脉冲时间延时下的电子产率获得电子的动量谱即阿秒条纹谱。

按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：设步骤S1测得的阿秒条纹谱为P_E(E，τ)，电子的能量为E，非均匀红外电场和单个阿秒脉冲之间的相对延时为τ，则对阿秒条纹谱进行加权平均得到阿秒条纹谱的中心动能E_coe为：