淺談阿秒脈沖的機(jī)理及應(yīng)用課件

淺談阿秒脈沖的機(jī)理及應(yīng)用劉冠男19系指導(dǎo)教師：劉之景淺談阿秒脈沖的機(jī)理及應(yīng)用劉冠男19系1一.阿秒脈沖研究的意義二.阿秒脈沖產(chǎn)生和測量的機(jī)理三.實(shí)驗(yàn)應(yīng)用四.展望一.阿秒脈沖研究的意義2

一.阿秒脈沖研究的意義一.阿秒脈沖研究的意義31阿秒（as）=10-18秒1阿秒相對于1秒———兩億年中秒針嘀嗒一下的光陰1阿秒（as）=10-18秒1阿秒相對于1秒———4

奔馬的相片

原子的圖像奔馬的相片原子的圖像5化學(xué)反應(yīng)中的成鍵與斷裂——飛秒激光（10-15s）原子內(nèi)的電子躍遷———阿秒激光脈沖

“阿秒物理學(xué)”化學(xué)反應(yīng)中的成鍵與斷裂——原子內(nèi)的電子躍遷———“阿秒物理學(xué)6二.阿秒脈沖產(chǎn)生和測量的機(jī)理二.阿秒脈沖產(chǎn)生和測量的機(jī)理71.遇到問題——光的波長飛秒脈沖的產(chǎn)生，依賴于可見光和近紅外光波段，在這個波段，光波完成一次振蕩的時間為：T=2—3fs然而，脈沖持續(xù)的時間（脈沖寬度）t不可能短于一個光振蕩周期T本質(zhì)困難?。。?.遇到問題——光的波長飛秒脈沖的產(chǎn)生，依賴于可見光和近紅82.解決問題利用超短超強(qiáng)脈沖與惰性氣體作用，產(chǎn)生高次諧波，從而得到阿秒脈沖。相位鎖定光學(xué)參量或同步飛秒激光產(chǎn)生的可見光亞諧波技術(shù)。2.解決問題利用超短超強(qiáng)脈沖與惰性氣體作用，產(chǎn)生高次諧波，從9利用高次諧波產(chǎn)生技術(shù)的方法超強(qiáng)超短脈沖（飛秒脈沖）惰性氣體高次諧波阿秒脈沖

更短的波長，更小的脈寬利用高次諧波產(chǎn)生技術(shù)的方法超強(qiáng)超短脈沖（飛秒脈沖）更短的10F=kx任何一個回復(fù)力與位移有關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)，都能在一定的共振頻率上形成振蕩，彈簧是這樣一個系統(tǒng)，同樣，一個孤立的原子也是一個這樣的系統(tǒng)F=kx任何一個回復(fù)力與位移有關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)，都能在一定的共11F庫侖

電子電子振蕩強(qiáng)光場偏離平衡位置外加電場力F外偏離的電子

復(fù)雜運(yùn)動高頻振蕩高頻電磁波高次諧波原子——特殊的共振系統(tǒng)F庫侖電子電子振蕩強(qiáng)光場12換句話說————高強(qiáng)度激光場把電子從原子中“拉”出來，然后又使其復(fù)合回去，就可以輻射出高次諧波。通過只允許最高頻率的濾波器，即可濾出高能光子，從而得到阿秒脈沖。換句話說————高強(qiáng)度激光場把電子從原子中“拉”出來，然后又133.阿秒脈沖的測量機(jī)理阿秒脈沖的測量帶給人們的，是比阿秒脈沖的產(chǎn)生更大的挑戰(zhàn)3.阿秒脈沖的測量機(jī)理阿秒脈沖的測量帶給人們的，是比阿秒14互相關(guān)測量1999年，物理學(xué)家Papadogiannis——互相關(guān)測量思想電離激光具有一定動能的電子動能改變互相關(guān)測量1999年，物理學(xué)家Papadogiannis——15

16三.阿秒脈沖的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生三.阿秒脈沖的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生17

Nature雜志上，來自奧地利維也納技術(shù)大學(xué)，加拿大國家研究中心和德國比利斐爾德大學(xué)的研究人員報道了他們產(chǎn)生的650as的光脈沖。Nature雜志上，來自奧地利維也納技術(shù)大學(xué)，加拿大國家18實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置19

從電離氖氣的熒光輻射可以看到噴射出金屬管的氣體流從電離氖氣的熒光輻射可以看到噴射出金屬管的氣體流20

物理學(xué)家AnneL`Huiller說，“這是一個重要的實(shí)驗(yàn)，它為我們打開了一扇通往研究原子分子中電子的極端超快過程的大門”

物理學(xué)家AnneL`Huiller說，“這是一個重21四.展望四.展望22問題與前景問題：我們需要性能更穩(wěn)定，能量更高的阿秒激光脈沖新思想：雙脈沖機(jī)理其他方法：采用可見光波段亞諧波合成阿秒脈沖問題與前景問題：我們需要性能更穩(wěn)定，能量更高的阿秒激光脈沖23

阿秒物理時代已經(jīng)來臨!阿秒脈沖技術(shù)的成熟與應(yīng)用指日可待！阿秒物理時代已經(jīng)來臨!24

謝謝！

25淺談阿秒脈沖的機(jī)理及應(yīng)用劉冠男19系指導(dǎo)教師：劉之景淺談阿秒脈沖的機(jī)理及應(yīng)用劉冠男19系26一.阿秒脈沖研究的意義二.阿秒脈沖產(chǎn)生和測量的機(jī)理三.實(shí)驗(yàn)應(yīng)用四.展望一.阿秒脈沖研究的意義27

一.阿秒脈沖研究的意義一.阿秒脈沖研究的意義281阿秒（as）=10-18秒1阿秒相對于1秒———兩億年中秒針嘀嗒一下的光陰1阿秒（as）=10-18秒1阿秒相對于1秒———29

奔馬的相片

原子的圖像奔馬的相片原子的圖像30化學(xué)反應(yīng)中的成鍵與斷裂——飛秒激光（10-15s）原子內(nèi)的電子躍遷———阿秒激光脈沖

“阿秒物理學(xué)”化學(xué)反應(yīng)中的成鍵與斷裂——原子內(nèi)的電子躍遷———“阿秒物理學(xué)31二.阿秒脈沖產(chǎn)生和測量的機(jī)理二.阿秒脈沖產(chǎn)生和測量的機(jī)理321.遇到問題——光的波長飛秒脈沖的產(chǎn)生，依賴于可見光和近紅外光波段，在這個波段，光波完成一次振蕩的時間為：T=2—3fs然而，脈沖持續(xù)的時間（脈沖寬度）t不可能短于一個光振蕩周期T本質(zhì)困難?。。?.遇到問題——光的波長飛秒脈沖的產(chǎn)生，依賴于可見光和近紅332.解決問題利用超短超強(qiáng)脈沖與惰性氣體作用，產(chǎn)生高次諧波，從而得到阿秒脈沖。相位鎖定光學(xué)參量或同步飛秒激光產(chǎn)生的可見光亞諧波技術(shù)。2.解決問題利用超短超強(qiáng)脈沖與惰性氣體作用，產(chǎn)生高次諧波，從34利用高次諧波產(chǎn)生技術(shù)的方法超強(qiáng)超短脈沖（飛秒脈沖）惰性氣體高次諧波阿秒脈沖

更短的波長，更小的脈寬利用高次諧波產(chǎn)生技術(shù)的方法超強(qiáng)超短脈沖（飛秒脈沖）更短的35F=kx任何一個回復(fù)力與位移有關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)，都能在一定的共振頻率上形成振蕩，彈簧是這樣一個系統(tǒng)，同樣，一個孤立的原子也是一個這樣的系統(tǒng)F=kx任何一個回復(fù)力與位移有關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)，都能在一定的共36F庫侖

電子電子振蕩強(qiáng)光場偏離平衡位置外加電場力F外偏離的電子

復(fù)雜運(yùn)動高頻振蕩高頻電磁波高次諧波原子——特殊的共振系統(tǒng)F庫侖電子電子振蕩強(qiáng)光場37換句話說————高強(qiáng)度激光場把電子從原子中“拉”出來，然后又使其復(fù)合回去，就可以輻射出高次諧波。通過只允許最高頻率的濾波器，即可濾出高能光子，從而得到阿秒脈沖。換句話說————高強(qiáng)度激光場把電子從原子中“拉”出來，然后又383.阿秒脈沖的測量機(jī)理阿秒脈沖的測量帶給人們的，是比阿秒脈沖的產(chǎn)生更大的挑戰(zhàn)3.阿秒脈沖的測量機(jī)理阿秒脈沖的測量帶給人們的，是比阿秒39互相關(guān)測量1999年，物理學(xué)家Papadogiannis——互相關(guān)測量思想電離激光具有一定動能的電子動能改變互相關(guān)測量1999年，物理學(xué)家Papadogiannis——40

41三.阿秒脈沖的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生三.阿秒脈沖的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生42

Nature雜志上，來自奧地利維也納技術(shù)大學(xué)，加拿大國家研究中心和德國比利斐爾德大學(xué)的研究人員報道了他們產(chǎn)生的650as的光脈沖。Nature雜志上，來自奧地利維也納技術(shù)大學(xué)，加拿大國家43實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置44

從電離氖氣的熒光輻射可以看到噴射出金屬管的氣體流從電離氖氣的熒光輻射可以看到噴射出金屬管的氣體流45

物理學(xué)家AnneL`Huiller說，“這是一個重要的實(shí)驗(yàn)，它為我們打開了一扇通往研究原子分子中電子的極端超快過程的大門”

物理學(xué)家AnneL`Huiller說