Российские ученые и их коллеги разработали новый метод исследования ионизации, вызванной высокоинтенсивным оптическим полем. В основе лежит регистрация излучения, генерируемого при туннелировании электрона. Полностью оптический способ воспроизведения туннелирования на аттосекундном (10-18c) временном масштабе позволит исследовать этот процесс в запрещенной зоне твердых тел, где регистрация фотоэлектронных спектров затруднительна. Статья опубликована в журнале Nature Physics.
Сейчас большой научный интерес представляют процессы, происходящие при взаимодействии света с веществом на аттосекундных временах (10-18c). Одним из таких процессов является туннелирование электрона через потенциальный энергетический барьер, который уменьшается в присутствии сильного поля лазерного импульса. Такой процесс ионизации атома является ключевым для аттофизики. Традиционные методы измерения времени туннелирования электрона через потенциальный барьер основаны на отклонении спектра фотоэлектронов, которые создаются поляризованным лазерным импульсом. Однако установки, позволяющие проводить такие измерения, сложны и уникальны.
Теперь исследователи физического факультета МГУ и их коллеги из Германии, Литвы и Франции предложили альтернативный метод. Он основан на анализе нелинейно-оптической трансформации лазерного импульса длительностью несколько десятков фемтосекунд (10-15c) в кювете с газом атмосферной плотности. Такая установка включает доступную титан-сапфировую лазерную систему.
При взаимодействии высокоинтенсивного сверхкороткого лазерного импульса со средой наблюдается генерация сверхширокого спектра и гармоник центральной частоты. Оптические гармоники представляют собой результат нелинейно-оптического взаимодействия со средой и несут огромный массив информации об этом взаимодействии, который необходимо расшифровать.
Для этого ученые разработали квазиклассическую теорию процесса, позволяющую напрямую сопоставлять измеряемые в эксперименте параметры с вероятностью туннельной ионизации на аттосекундных временах. Корректность своей теории ученые обосновали, согласовав ее с численным решением квантовомеханического уравнения Шредингера для одноэлектронной атомной системы.
Разработанная методика позволяет изучать процесс ионизации вещества исключительно оптическим методом с использованием настольной лазерной системы. Перспективным направлением развития исследования представляется применение данного подхода к изучению аттодинамики переходов между валентной зоной и зоной проводимости в конденсированных средах, что, в свою очередь, может привести к созданию новых сверхбыстрых приборов оптоэлектроники.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
