随着超强超快激光脉冲技术的发展与应用，光与原子分子的相互作用研究进入全新的非线性、非微扰区域，呈现出许多新奇的物理现象，例如高次谐波的产生、高阶阈上电离、非次序双电离及受挫双电离等。这些现象可以用Corkum提出的三步再碰撞模型解释。在该模型中，当激光电场与束缚库仑场相当时，电子首先通过隧穿从原子或分子中发射出来，这些电子在振荡的激光电场作用下加速并返回与母离子核重新结合释放高能光子，或与母离子核发生弹性或非弹性碰撞，导致高阶阈上电离或非次序双电离。这些崭新的物理现象有着极为广阔的应用前景，例如极紫外阿秒光源的产生、分子结构及其微观动力学超快成像技术等。

一、高次谐波

通常，产生椭圆偏振极紫外光脉冲的方法主要是利用双色或多色激光场调控电子的运动轨迹，但通常只能获得在频域上偏振旋向交替出现的高次谐波，很难在时域上合成具有大椭偏率的极紫外光。近日，我院超快光学团队翟春洋博士提出了利用氩原子与氮分子辐射高次谐波的干涉效应，通过选择性增强或减弱某一旋向成分的高次谐波，在宽频谱范围内获得了具有相同旋向的椭圆偏振高次谐波，在时域上合成了椭偏率为0.81，脉冲宽度为300阿秒（1阿秒=10^-18秒）的椭圆偏振极紫外光脉冲。该工作以“Generation of elliptically polarized attosecond pulses in mixed gases”为题在美国物理学会（American Physical Society）旗下期刊Physical Review A上发表。(https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.103.033114)

图1：飞秒强激光场驱动介质辐射高次谐波，氩原子与氮分子辐射高次谐波之间存在特定的相对相位会发生稳定的干涉现象。

二、受挫双电离

2008年，T. Nubbemeyer小组实验上观测到相当一部分中性里德堡态原子可以稳定的存活于强激光场中，随后发现这是电子发生受挫隧穿电离的结果。由于受挫隧穿电离机制可以运用于中性粒子的加速，其加速度可高达地球重力加速度的10¹⁴倍，同时该机制又是三步再碰撞模型的补充和完善，有助于深入理解强激光场中原子分子动力学过程，因此受挫隧穿电离引起国内外持续关注。其中U. Eichmann小组通过COLTRIMS技术测量了中性氢原子里德堡态的能量分布，并结合半经典模型分析表明，在氢分子发生库伦爆炸过程后其中一个氢原子俘获了一个电子从而形成中性激发氢原子。

对于双电子原子系统，存在类似于受挫隧穿电离的过程，即激光场结束后，一个电子脱离原子核的束缚，另外一个电子则被库仑场束缚，该过程称为受挫双电离。先前，S. L. Haan等人已经从理论上预言Ar原子非次序双电离过程中，有相当一部分事件发生受挫双电离。最近，X. Xie等人在实验上证实了受挫双电离过程。然而，受挫双电离的神秘面纱即发生的具体条件还一直未被揭开，鉴于此，公司李盈傧博士和硕士研究生许景焜从理论上深入地研究了线偏振激光下Ar原子受挫双电离，揭示了受挫双电离发生的具体条件，即电子发射出口的速度与电离时刻的矢势相匹配，如图2所示。进一步，他们提出操控激光脉冲的波长可以有效调控受挫双电离中里德堡态电子的主量子数。该工作已在光学主流期刊Optics Express上发表。（https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-28-5-7341&id=427878）

图2：沿激光偏振方向的电离-出口速度（V_Z0）与电离时间（t₀）的关系。FDI事件中被俘获电子（上行）。DI事件中第二个发射的电子（下行）。激光的波长分别为400 nm（左），800 nm（中）和1200 nm（右）。图中的红色虚线曲线显示矢势。

以上两个工作得到了华中科技大学陆培祥教授团队以及中国工程物理研究院王旭研究员团队的合作与大力支持，同时也得到了国家自然科学基金面上项目、青年项目、河南省教育厅重点科研项目及英国威廉希尔体育公司南湖青年学者计划的资助。

   英国威廉希尔体育公司超快光学团队现有研究人员9人，其中博士4人（2人为高级职称），硕士研究生5人。先后承担国家自然科学基金项目5项，3项顺利结题，2项在研。近年来在物理学及光学国际主流期刊上发表论文60余篇，授权发明专利7项。与华中科技大学超快光学团队及中国工程物理研究院强场物理团队等一直保持良好合作关系。

（翟春洋，李盈傧 供稿）