单极脉冲调控下少周期激光场中的孤立低能光电子全息术研究

《Optics & Laser Technology》：Isolated low-energy photoelectron holography in a few-cycle laser field combined with a unipolar pulse

本文提出在少周期激光场中引入3.3飞秒单极脉冲实现孤立低能光电子全息术（LEPH）的新方法。通过二维含时薛定谔方程（TDSE）和半经典两步模型验证，证明单极脉冲可有效消除多重散射干扰，显著提升对电子超快动力学（如里德堡态俘获概率降低）的探测能力，为原子尺度成像提供更宽时间窗口。

　　

Highlight

单极脉冲与少周期激光场的创新结合成功剥离出纯净的低能光电子全息图，揭示了电子-离子碰撞动力学的关键细节。

Results and discussions

图2(a)–(c)展示了不同单极脉冲强度（k=0, 0.5, 1.0）下通过TDSE计算得到的光电子动量分布（PMDs）。当未添加单极脉冲（k=0）时，PMDs中同时存在时间双缝干涉结构和较弱的蛛网状全息结构（图2a）。随着单极脉冲强度增加（图2b），这些干扰结构逐渐消失。当强度达到k=1.0时（图2c），动量分布中仅保留清晰的孤立低能全息条纹，证明单极脉冲能有效筛选单一前向散射电子与直接电离电子的干涉路径。

Conclusions

本研究通过数值求解二维含时薛定谔方程（TDSE）并结合半经典两步模型（SCTS），证实了在特定时刻向少周期激光场引入单极脉冲可生成孤立低能光电子全息（LEPH）。通过回溯电子波包（EWPs）的初始横向动量与典型轨迹，发现LEPH源于单次前向散射电子与直接电离电子间的量子干涉。单极脉冲不仅减少了电子与母离子的碰撞次数，更显著降低了散射电子被母离子俘获至里德堡态的概率，从而实现了全息结构的纯净重构。