单原子态的强光调控及多电子轨道成像

强光驱动下，原子体系会产生超宽带的相干辐射，频率覆盖范围从太赫兹到软X光波段。其中高次谐波产生提供了对自由单分子态的一种新的测量手段。对谐波发射的频谱分布和角向分布进行探测，可获取分子结构和轨道的多种信息，了解谐波产生中的多电子交换和动力学效应。本研究尝试建立分子谐波产生的多通道理论，解释其中的通道干涉和通道耦合效应。开发分子谐波产生的数值模拟程序，分析多电子过程对分子与强激光脉冲作用的影响。利用载波包络相位稳定超短激光脉冲对高次谐波进行测量，获取谐波对各种物理参数的依赖性。通过对分子态的相干调控，实现对谐波产生的控制，获取分子多个轨道特性。该研究有助于推动对分子态操控的研究，探索多电子效应对分子轨道和分子谐波产生的影响。

本实验室利用载波包络相位稳定超短激光脉冲，对单原子态进行强光调控，通过探测伴随产生的超宽谱辐射，对原子分子态及其动力学进行超快分辨，取得了系列突破。国际上首次把阿秒钟技术应用于太赫兹辐射产生动力学过程的诊断，实现了利用双色场调制电子波包的相位和同步探测太赫兹辐射和阿秒辐射，时间分辨达到70阿秒。针对多电子轨道成像，建立了含时Hartree-Fock、含时密度泛函程序并应用于强激光与分子体系的相互作用研究。发现原子实的动态极化效应所导致的最高占据轨道的动态扭曲对电离的取向依赖有重要影响，解释了相关实验结果，有助于未来进一步发展多电子隧穿和多通道高次谐波产生理论。发现动态轨道变形导致在谐波谱中观测到动态极小效应，为对动态轨道进行成像研究奠定基础。实现了高灵敏的偏振分辨太赫兹时域探测。研制的偏振灵敏的太赫兹时域光谱仪，单次扫描就可以测量任意偏振的太赫兹波形，偏振灵敏度低于4’（10-3弧度），处于国际领先水平。