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超强激光科学卓越创新简报

(第二百十六期)

2021年8月20日

上海光机所在CO+激发态的量子相干效应研究中取得新进展

  近期,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在CO+激发态的量子相干效应方面取得新进展。研究团队利用近红外和紫外飞秒激光脉冲共振激发,在CO+中产生了真空紫外(VUV)相干辐射。通过测量VUV辐射随双色激光脉冲延时的依赖,发现在长达500 ps延时范围内,VUV辐射呈现周期性振荡。傅里叶分析表明,这些振荡对应于CO+第一激发态的转动量子拍频。理论分析表明,这是共振激发过程中多通道干涉的结果,理论计算与实验观测吻合较好。在该研究中,傅里叶光谱的分辨率为0.067 cm-1,比光谱仪的分辨率好两个数量级。该研究打开了强场量子相干现象在分子精细常数测定和离子超快动力学中的应用。相关成果发表在Optics Letters(《光学快报》)上。

  超强超短激光技术的发展,彻底改变了光与物质相互作用的方式,为人类提供了前所未有的极端物理条件。然而,在强场物理范畴,人们通常只考虑基态和连续态的贡献,束缚态到束缚态跃迁与激光场共振引起的量子相干性通常被忽略。因此,强场量子光学研究几乎处于空白。近年来,强场电离诱导的空气激光现象备受关注,该现象是强场电离和量子态相干耦合共同作用的结果,从而架起了强场原子分子物理和量子光学研究的桥梁。在飞秒激光制备的分子离子体系中,人们不仅发现了空气激光现象,而且还观察到了相干增强的离子非线性效应以及量子擦除、量子存留等诸多有趣的量子相干行为。所有这些研究表明,强场超快激光产生的分子离子体系是研究强激光与物质相互作用的新颖量子光学平台。

  相关工作得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点项目、上海市市级科技重大专项、中科院青年创新促进会、上海市优秀学术带头人等项目的支持。

  原文链接

图1 (a) 转动分辨的VUV辐射谱随双色激光脉冲延时的变化;(b) 实验测量的VUV辐射的傅里叶变换频谱与理论计算的CO+第一激发态的转动量子拍频。

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