专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种利用光电子谱测量阿秒脉冲椭偏率的方法。首先，将由近红外激光脉冲和阿秒脉冲构成的合束光聚焦在气体介质上，经过电离形成包含阿秒脉冲信息的光电子信号，采集光电子信号，获得光电子谱；然后，利用含时薛定谔方程计算光电子谱和阿秒脉冲的关系，通过分析光电子谱得到阿秒脉冲椭偏率。本发明提出了一种通过探测光电子谱即可实现获取阿秒脉冲椭偏率的方法，这是一种简单有效，并且具有广泛适用性的方法。

权利要求

1.一种测量阿秒脉冲椭偏率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1将近红外激光脉冲与椭偏率待测的阿秒脉冲合束聚焦后与气体介质相互作用产生光电子信号，并收集光电子信号获得光电子谱；

S2利用含时薛定谔方程计算所述阿秒脉冲的椭偏率和所述光电子谱的角分布的关系，并根据所述阿秒脉冲的椭偏率和所述光电子谱的角分布的关系对光电子谱进行分析并标定阿秒脉冲的椭偏率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述近红外激光脉冲为飞秒激光脉冲。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述气体介质为稀有气体中的一种。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述含时薛定谔方程为采用原子单位制，其中，ψ(r,t)表示含时电子波函数，r是电子位置，t是时间，表示软核势，a是软核参数，E(t)表示外电场。

说明书

技术领域

本发明涉及超快激光测量技术领域，具体涉及一种测量阿秒脉冲椭偏率的方法。

背景技术

近年来随着强场物理的发展，人们在阿秒科学领域取得了重要突破。尤其是利用高次谐波技术产生的孤立阿秒脉冲，目前脉冲宽度最短的孤立阿秒脉冲已经达到43阿秒[T.Gaumnitz et al,Streaking of 43-attosecond soft-X-ray pulses generated by apassively CEP-stable mid-infrared driver,Optics Express 25,27506-27518(2017)]，可以实现很好的时间分辨率，为探测原子、分子和固态物质内部结构以及实时探测和控制超快电子动力学过程提供了有力工具。例如，孤立阿秒脉冲在探测分子圆二色性和产生阿秒量子电流、阿秒磁场等领域具有巨大的优势，而这些应用都取决于孤立阿秒脉冲的圆偏振或椭圆偏振的特性。因此，标定和测量孤立阿秒脉冲的椭偏率对于孤立阿秒的应用非常重要。

偏振是光场的矢量特性表征。对于脉冲宽度为飞秒量级和更长的脉冲光束，其偏振特性可以利用透射式的偏振依赖的光学元件(如偏振片等)进行测量，这也是目前测量光束偏振特性常用的方法。对于脉冲宽度为阿秒量级的脉冲光束，目前其主要是由高次谐波技术产生，并且阿秒脉冲的中心波长一般处于紫外或者极紫外波段。然而，紫外和极紫外波段的脉冲光束在光学元件中传播时会被介质吸收，所以无法使用透射式光学元件测量阿秒脉冲的椭偏特性。最近，有研究者提出利用反射式的偏振依赖的光学元件(如镀金反射镜等)进行测量，但是这种方案存在两大问题：第一是所需要的实验装置非常复杂且对实验操作精度要求极高；第二要求经反射后的阿秒光强可测，但是目前实验上获得的阿秒脉冲强度都非常弱，同时镀金反射镜等光学元件反射率有限，因此该方案很难精确测量阿秒脉冲的椭偏特性。研究者提出的另一种方案是在阿秒脉冲上加一束弱的近红外激光脉冲，通过扫描阿秒脉冲和近红外激光脉冲的时间延迟，从阿秒脉冲激发介质产生的单光子环的不对称性中提取阿秒脉冲椭偏特性，但是这种方案存在两大问题：一是要求阿秒脉冲强度足够高并且能够激发介质产生单光子环；第二要求测量过程中扫描阿秒脉冲和近红外激光脉冲的时间延迟并且记录每个时间延迟下的信号。因此到目前为止，还没有简单便捷的方法来直接精确测量阿秒脉冲的椭偏特性。

发明内容

针对目前测量阿秒脉冲椭偏特性所面临的困难和挑战，本发明的目的在于提供一种简单便捷的测量阿秒脉冲椭偏率的方法。待测量阿秒脉冲与近红外激光脉冲的合成场电离原子产生光电子谱，通过分析光电子谱角分布直接标定阿秒脉冲的椭偏率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种测量阿秒脉冲椭偏率的方法，包括如下步骤：

S1将近红外激光脉冲与椭偏率待测的阿秒脉冲合束聚焦后与气体介质相互作用产生光电子信号，并收集光电子信号获得光电子谱；

S2利用含时薛定谔方程计算所述阿秒脉冲的椭偏率和所述光电子谱的角分布的数学关系表达式，ε＝A·θ+B，并根据所述阿秒脉冲的椭偏率和所述光电子谱角分布的关系对光电子谱进行分析，进而根据所述的数学关系表达式标定阿秒脉冲的椭偏率；其中，A、B分别表示系数，ε为椭偏率，θ为光电子谱的角分布。

更进一步地，所述近红外激光脉冲可以为飞秒激光脉冲；飞秒激光脉冲因其脉冲持续时间在飞秒量级，可以很好地电离气体获得光电子信号。

更进一步地，所述气体介质可以为稀有气体中的一种；比如He、Ne、Ar、Kr或Xe；稀有气体为单原子结构，其单原子结构的特性不引起光电子谱角分布的变化。

更进一步地，所述含时薛定谔方程为 采用原子单位制，其中，ψ(r,t)表示含时电子波函数，r是电子位置，t是时间， 表示软核势，a是软核参数，E(t)表示外电场。

本发明建立了阿秒脉冲椭偏率与光电子谱角分布之间直接的数学关系表达式，ε＝A·θ+B，通过测量光电子谱即可获得阿秒脉冲椭偏率。该方法简化了阿秒脉冲椭偏率的测量方法，仅需要测量光电子谱，避免了复杂的实验装置和操作，测量方法更加简单精确。

附图说明

图1是本发明原理示意图；

图2是实例对应的光电子谱，图2(a)、图2(b)和图2(c)分别是阿秒脉冲不同椭偏率时对应的光电子谱，图2(d)、图2(e)和图2(f)分别是分布在30～150度范围内的光电子谱积分结果；

图3是实例对应的阿秒脉冲椭偏率与光电子谱角分布关系。

具体实施实例

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种只需测量光电子谱，通过分析光电子谱角分布进行标定阿秒脉冲椭偏率的方法。该方法的特征在于，首先，将椭偏率待测的阿秒脉冲与一束线性偏振的近红外激光脉冲合束，电离原子产生光电子信号，收集光电子信号得到光电子谱；其次，利用含时薛定谔方程 计算阿秒脉冲椭偏率与光电子谱角分布之间的关系。计算过程中采用原子单位制，其中，ψ(r,t)表示含时电子波函数，r是电子位置，t是时间， 表示软核势，a是软核参数，E(t)表示外电场。得到阿秒脉冲椭偏率与光电子谱角分布之间的关系之后，对光电子谱进行分析并标定阿秒脉冲的椭偏率。

如图1所示为本发明原理示意图，其中虚线表示线性偏振的近红外激光脉冲，实线表示椭偏率待测的阿秒脉冲。线性偏振的近红外激光中心波长为800nm，峰值功率密度为6×1013W/cm2，阿秒脉冲中心波长为79nm，峰值功率密度为2×1012W/cm2，阿秒脉冲与近红外激光脉冲时间延迟为0，得到合成激光场。合成激光场与氩气相互作用产生光电子信号，收集光电子信号得到包含阿秒脉冲椭偏率的光电子谱。如图2(a)、图2(b)和图2(c)所示分别为阿秒脉冲椭偏率为0、0.5和1时得到的光电子谱。可以看出光电子谱在角分布位于30～150度范围内有一个明显的叉状结构，并且叉状结构角分布随阿秒脉冲椭偏率的增加有明显的旋转偏移。将角分布位于30～150度范围内光电子谱进行积分，如图2(d)、图2(e)和图2(f)所示。可以更加清楚地看出，随着阿秒脉冲椭偏率由0到1不断增加，光电子谱中的叉状结构的角分布呈现出顺时针旋转。

图3表示实例对应的阿秒脉冲椭偏率与光电子谱角分布关系，其中方形点、圆形点和菱形点分别表示叉状结构中三个瓣的角分布随阿秒脉冲椭偏率的变化关系。三条虚线分别是对方形点、圆形点和菱形点的线性拟合。可以看出，随着阿秒脉冲椭偏率从0到1连续增加，叉状结构的角分布呈现出线性变化。例如，图3中圆点表示叉状结构的正中间瓣的角分布，当阿秒脉冲椭偏率为0时，叉状结构的正中间瓣的角分布位于0.50π，随着阿秒脉冲椭偏率增加呈现出线性变化，当阿秒脉冲椭偏率为1时，叉状结构的正中间瓣的角分布达到0.42π。通过待定系数法，可以得到在所述数学关系表达式中，A＝-12.5，B＝6.25。因此阿秒脉冲的椭偏率ε与光电子谱中叉状结构的正中间瓣的角分布θ之间的定量关系为：ε＝-12.5θ(π)+6.25，角分布θ单位为π。对于任意椭偏率的阿秒脉冲，测量其光电子谱角分布之后，利用上述关系式即可直接得到阿秒脉冲的椭偏率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种测量阿秒脉冲椭偏率的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。