Выпуски

 / 

2023

 / 

Апрель

  

Обзоры актуальных проблем


Аттосекундные электромагнитные импульсы: генерация, измерение и применение. Аттосекундная метрология и спектроскопия

  а, б,   а, §  в, г
а Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603000, Российская Федерация
б Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, просп. Гагарина 23, Нижний Новгород, 603950, Российская Федерация
в Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, ул. Вавилова 38, Москва, 119991, Российская Федерация
г Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701, Российская Федерация

При взаимодействии интенсивного лазерного излучения с веществом происходит генерация гармоник высокого порядка; современные достижения в этой области рассмотрены авторами в обзоре [В.В. Стрелков и др. УФН 186 449 (2016)]. При определённых условиях фазы гармоник могут быть синхронизованы таким образом, что, складываясь, поля гармоник образуют аттосекундные ультрафиолетовые (или рентгеновские) импульсы. Обсуждается получение цуга аттосекундных импульсов и одиночного аттосекундного импульса из группы гармоник высокого порядка. Задача измерения длительности аттосекундных импульсов потребовала как серьёзной модернизации методов измерения, известных в фемтосекундной оптике, так и разработки принципиально новых подходов. Описаны основные успешно продемонстрированные к настоящему времени методы измерения аттосекундных импульсов. Обсуждаются применение таких импульсов для зондирования динамики электронных процессов в веществе и управление этими процессами на аттосекундных временах.

Текст: pdf (Полный текст предоставляется по подписке)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.10.039078
Ключевые слова: аттосекундные ультрафиолетовые и рентгеновские импульсы, генерация гармоник высокого порядка, взаимодействие интенсивного лазерного излучения с веществом, фазовый синхронизм, аттосекундная метрология, нелинейная спектроскопия с временным разрешением
PACS: 42.65.Ky, 42.65.Re, 52.38.−r (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.10.039078
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2023/4/b/
001099929700003
2-s2.0-85182899469
2023PhyU...66..360R
Цитата: Рябикин М Ю, Емелин М Ю, Стрелков В В "Аттосекундные электромагнитные импульсы: генерация, измерение и применение. Аттосекундная метрология и спектроскопия" УФН 193 382–405 (2023)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 30 июля 2021, 14 октября 2021

English citation: Ryabikin M Yu, Emelin M Yu, Strelkov V V “Attosecond electromagnetic pulses: generation, measurement, and application. Attosecond metrology and spectroscopyPhys. Usp. 66 360–380 (2023); DOI: 10.3367/UFNe.2021.10.039078

Список литературы (263) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (15) Похожие статьи (20)

  1. Стрелков В В и др УФН 186 449 (2016); Strelkov V V et al Phys. Usp. 59 425 (2016)
  2. Chang Z Fundamentals of Attosecond Optics (Boca Raton, FL: CRC Press, 2011)
  3. Farkas Gy, Tóth Cs Phys. Lett. A 68 447 (1992)
  4. Antoine Ph, L'Huillier A, Lewenstein M Phys. Rev. Lett. 77 1234 (1996)
  5. Платоненко В Т, Стpелков В В Квантовая электроника 24 799 (1997); Platonenko V T, Strelkov V V Quantum Electron. 27 779 (1997)
  6. Коржиманов А В и др УФН 181 9 (2011); Korzhimanov A V et al Phys. Usp. 54 9 (2011)
  7. Wheeler J A et al Nat. Photon. 6 829 (2012)
  8. Corkum P B Phys. Rev. Lett. 71 1994 (1993)
  9. Lewenstein M et al Phys. Rev. A 49 2117 (1994)
  10. Kan C et al Phys. Rev. A 52 R4336 (1995)
  11. Gaarde M B et al Phys. Rev. A 59 1367 (1999)
  12. Khokhlova M A, Strelkov V V Phys. Rev. A 93 043416 (2016)
  13. Salières P, L'Huillier A, Lewenstein M Phys. Rev. Lett. 74 3776 (1995)
  14. Balcou Ph et al Phys. Rev. A 55 3204 (1997)
  15. Paul P M et al Science 292 1689 (2001)
  16. Mairesse Y et al Science 302 1540 (2003)
  17. Tzallas P et al Nature 426 267 (2003)
  18. Agostini P, DiMauro L F Rep. Prog. Phys. 67 813 (2004)
  19. Scrinzi A et al J. Phys. B 39 R1 (2006)
  20. Frumker E et al Opt. Express 20 13878 (2012)
  21. Quintard L et al Sci. Adv. 5 eaau7175 (2019)
  22. Veyrinas K et al Opt. Express 29 29813 (2021)
  23. Platonenko V T, Strelkov V V J. Opt. Soc. Am. B 16 435 (1999)
  24. Платоненко В Т, Стpелков В В, Игнатович Ф В Квантовая электроника 28 43 (1999); Platonenko V T, Strelkov V V, Ignatovich F V Quantum Electron. 29 601 (1999)
  25. Bellini M et al Phys. Rev. Lett. 81 297 (1998)
  26. López-Martens R et al Phys. Rev. Lett. 94 033001 (2005)
  27. Kim K T et al Phys. Rev. A 69 051805 (2004)
  28. Gustafsson E et al Opt. Lett. 32 1353 (2007)
  29. Hentschel M et al Nature 414 509 (2001)
  30. Goulielmakis E et al Science 320 1614 (2008)
  31. Morlens A-S et al Opt. Lett. 30 1554 (2005)
  32. Kim K T et al Phys. Rev. Lett. 99 223904 (2007)
  33. Ko D H et al New J. Phys. 12 063008 (2010)
  34. Zheng Y et al Phys. Rev. Lett. 103 043904 (2009)
  35. Kohler M C, Keitel C H, Hatsagortsyan K Z Opt. Express 19 4411 (2011)
  36. Brabec Th, Krausz F Rev. Mod. Phys. 72 545 (2000)
  37. Paulus G G et al Nature 414 182 (2001)
  38. Baltuška A et al Nature 421 611 (2003)
  39. Liu X et al Phys. Rev. Lett. 93 263001 (2004)
  40. Milošević D B et al J. Phys. B 39 R203 (2006)
  41. Kling M F et al Science 312 246 (2006)
  42. Kreß M et al Nat. Phys. 2 327 (2006)
  43. Silaev A A, Vvedenskii N V Phys. Rev. Lett. 102 115005 (2009)
  44. Nerush E N, Kostyukov I Yu Phys. Rev. Lett. 103 035001 (2009)
  45. Schiffrin A et al Nature 493 70 (2013)
  46. Kübel M et al Phys. Rev. Lett. 116 193001 (2016)
  47. Christov I P, Murnane M M, Kapteyn H C Phys. Rev. Lett. 78 1251 (1997)
  48. de Bohan A et al Phys. Rev. Lett. 81 1837 (1998)
  49. Telle H R et al Appl. Phys. B 69 327 (1999)
  50. Jones D J et al Science 288 635 (2000)
  51. Apolonski A et al Phys. Rev. Lett. 85 740 (2000)
  52. Baltuška A, Fuji T, Kobayashi T Phys. Rev. Lett. 88 133901 (2002)
  53. Kienberger R et al Nature 427 817 (2004)
  54. Cavalieri A L et al New J. Phys. 9 242 (2007)
  55. Wonisch A et al Appl. Opt. 45 4147 (2006)
  56. Gaumnitz T et al Opt. Express 25 27506 (2017)
  57. Strelkov V V et al Phys. Rev. A 86 013404 (2012)
  58. Sola I J et al Nat. Phys. 2 319 (2006)
  59. Corkum P B, Burnett N H, Ivanov M Y Opt. Lett. 19 1870 (1994)
  60. Strelkov V et al Appl. Phys. B 78 879 (2004)
  61. Strelkov V et al J. Phys. B 38 L161 (2005)
  62. Платоненко В Т, Стpелков В В Квантовая электроника 25 771 (1998); Platonenko V T, Strelkov V V Quantum Electron. 28 749 (1998)
  63. Chang Z Phys. Rev. A 70 043802 (2004)
  64. Tcherbakoff O et al Phys. Rev. A 68 043804 (2003)
  65. Sola I J et al Phys. Rev. A 74 013810 (2006)
  66. Strelkov V et al Laser Phys. 15 871 (2005)
  67. Sansone G et al Science 314 443 (2006)
  68. Li J et al Nat. Commun. 8 186 (2017)
  69. Tzallas P et al Nat. Phys. 3 846 (2007)
  70. Skantzakis E et al Opt. Lett. 34 1732 (2009)
  71. Feng X et al Phys. Rev. Lett. 103 183901 (2009)
  72. Kim K T et al Phys. Rev. A 69 051805 (2004)
  73. Strelkov V V et al J. Phys. B 39 577 (2006)
  74. Pfeifer T et al Opt. Express 15 17120 (2007)
  75. Hergott J-F et al Phys. Rev. A 66 021801 (2002)
  76. Takahashi E, Nabekawa Y, Midorikawa K Opt. Lett. 27 1920 (2002)
  77. Nayak A et al Phys. Rev. A 98 023426 (2018)
  78. Constant E et al Phys. Rev. Lett. 82 1668 (1999)
  79. Kazamias S et al Phys. Rev. Lett. 90 193901 (2003)
  80. Strelkov V V, Mével E, Constant E New J. Phys. 10 083040 (2008)
  81. Jullien A et al Appl. Phys. B 93 433 (2008)
  82. Abel M J et al Chem. Phys. 366 9 (2009)
  83. Calegari F et al Multiphoton Processes and Attosecond Physics. Proc. of the 12th Intern. Conf. on Multiphoton Processes, ICOMP12 and the 3rd Intern. Conf. on Attosecond Physics, ATTO3 (Springer Proc. in Physics) Vol. 125 (Eds K Yamanouchi, M Katsumi) (Heidelberg: Springer, 2012) p. 91
  84. Gaarde M B, Schafer K J Phys. Rev. Lett. 89 213901 (2002)
  85. Gaarde M B, Schafer K J Opt. Lett. 31 3188 (2006)
  86. Roos L et al Phys. Rev. A 60 5010 (1999)
  87. Toma E S et al J. Phys. B 32 5843 (1999)
  88. Boutu W et al Phys. Rev. A 84 063406 (2011)
  89. Dubrouil A et al Opt. Lett. 36 2486 (2011)
  90. Treacher D J et al J. Opt. 23 015502 (2021)
  91. Perry M D, Crane J K Phys. Rev. A 48 R4051 (1993)
  92. Watanabe S et al Phys. Rev. Lett. 73 2692 (1994)
  93. Mauritsson J et al Phys. Rev. Lett. 97 013001 (2006)
  94. Pfeifer T et al Opt. Lett. 31 975 (2006)
  95. Mashiko H et al Phys. Rev. Lett. 100 103906 (2008)
  96. Zhao K et al Opt. Lett. 37 3891 (2012)
  97. Bandulet H-C et al Phys. Rev. A 81 013803 (2010)
  98. Kim I J et al Phys. Rev. Lett. 94 243901 (2005)
  99. Geng J-W et al Phys. Rev. Lett. 115 193001 (2015)
  100. Emelina A S et al Opt. Express 24 13971 (2016)
  101. Vincenti H, Quéré F Phys. Rev. Lett. 108 113904 (2012)
  102. Akturk S et al J. Opt. 12 093001 (2010)
  103. Vincenti H, Quéré F Phys. Rev. Lett. 108 113904 (2012), см. Supplemental Material; http://link.aps.org/supplemental/10.1103/PhysRevLett.108.113904
  104. Kim K T et al Nat. Photon. 7 651 (2013)
  105. Mashiko H, Suda A, Midorikawa K Opt. Lett. 29 1927 (2004)
  106. Major B et al Optica 8 960 (2021)
  107. Bradley D J, Liddy B, Sleat W E Opt. Commun. 2 391 (1971)
  108. Schelev M Ya, Richardson M C, Alcock A J Appl. Phys. Lett. 18 354 (1971)
  109. Kane D J, Trebino R Opt. Lett. 18 823 (1993)
  110. Trebino R, Kane D J J. Opt. Soc. Am. A 10 1101 (1993)
  111. Iaconis C, Walmsley I A Opt. Lett. 23 792 (1998)
  112. Beck M et al Opt. Lett. 18 2041 (1993)
  113. Walmsley I A, Wong V J. Opt. Soc. Am. B 13 2453 (1996)
  114. Constant E et al Phys. Rev. A 56 3870 (1997)
  115. Isinger M et al Phil. Trans. R. Soc. A 377 20170475 (2019)
  116. Véniard V, Taïeb R, Maquet A Phys. Rev. A 54 721 (1996)
  117. Varjú K et al J. Mod. Opt. 52 379 (2005)
  118. Aseyev S A et al Phys. Rev. Lett. 91 223902 (2003)
  119. Mairesse Y, Quéré F Phys. Rev. A 71 011401 (2005)
  120. Dinu L C et al Phys. Rev. Lett. 91 063901 (2003)
  121. Kling M F, Vrakking M J J Annu. Rev. Phys. Chem. 59 463 (2008)
  122. Gallmann L, Cirelli C, Keller U Annu. Rev. Phys. Chem. 63 447 (2012)
  123. Haessler S et al New J. Phys. 15 013051 (2013)
  124. Strelkov V Phys. Rev. Lett. 104 123901 (2010)
  125. Strelkov V V, Khokhlova M A, Shubin N Yu Phys. Rev. A 89 053833 (2014)
  126. Itatani J et al Phys. Rev. Lett. 88 173903 (2002)
  127. Kitzler M et al Phys. Rev. Lett. 88 173904 (2002)
  128. Drescher M et al Science 291 1923 (2001)
  129. Smirnova O, Yakovlev V S, Ivanov M Phys. Rev. Lett. 94 213001 (2005)
  130. Yakovlev V S, Bammer F, Scrinzi A J. Mod. Opt. 52 395 (2005)
  131. Corkum P B, Krausz F Nat. Phys. 3 381 (2007)
  132. Krausz F, Ivanov M Rev. Mod. Phys. 81 163 (2009)
  133. Pfeifer T, Spielmann C, Gerber G Rep. Prog. Phys. 69 443 (2006)
  134. Orfanos I et al APL Photon. 4 080901 (2019)
  135. Kosik E M et al J. Mod. Opt. 52 361 (2005)
  136. Quérét; F, Mairesse Y, Itatani J J. Mod. Opt. 52 339 (2005)
  137. Drescher M, Krausz F J. Phys. B 38 S727 (2005)
  138. Schins J M et al J. Opt. Soc. Am. B 13 197 (1996)
  139. Schins J M et al Phys. Rev. Lett. 73 2180 (1994)
  140. Glover T E et al Phys. Rev. Lett. 76 2468 (1996)
  141. Bouhal A et al J. Opt. Soc. Am. B 14 950 (1997)
  142. Toma E S et al Phys. Rev. A 62 061801 (2000)
  143. Ge Y Phys. Rev. A 74 015803 (2006)
  144. Goulielmakis E et al Science 305 1267 (2004)
  145. Goulielmakis E et al Science 317 769 (2007)
  146. Wirth A et al Science 334 195 (2011)
  147. Krausz F, Stockman M I Nat. Photon. 8 205 (2014)
  148. Fattahi H et al Optica 1 45 (2014)
  149. Kane D J IEEE J. Quantum Electron. 35 421 (1999)
  150. Gagnon J, Goulielmakis E, Yakovlev V S Appl. Phys. B 92 25 (2008)
  151. Lucchini M et al Opt. Express 23 29502 (2015)
  152. Keathley P D et al New J. Phys. 18 073009 (2016)
  153. Zhao X et al Phys. Rev. A 95 043407 (2017)
  154. White J, Chang Z Opt. Express 27 4799 (2019)
  155. Kim K T et al New J. Phys. 12 083019 (2010)
  156. Chini M et al Opt. Express 18 13006 (2010)
  157. Walmsley I A, Dorrer C Adv. Opt. Photon. 1 308 (2009)
  158. Quéré F et al Phys. Rev. Lett. 90 073902 (2003)
  159. Cormier E et al Phys. Rev. Lett. 94 033905 (2005)
  160. Mairesse Y et al Phys. Rev. Lett. 94 173903 (2005)
  161. Remetter T et al Nat. Phys. 2 323 (2006)
  162. Dudovich N et al Nat. Phys. 2 781 (2006)
  163. Kim K T et al Nat. Phys. 9 159 (2013)
  164. Kim K T, Villeneuve D M, Corkum P B Nat. Photon. 8 187 (2014)
  165. Hoflund M et al Ultrafast Sci. 2021 9797453 (2021)
  166. Kobayashi Y et al Opt. Lett. 23 64 (1998)
  167. Nikolopoulos L et al Phys. Rev. Lett. 94 113905 (2005)
  168. Nomura Y et al Nat. Phys. 5 124 (2009)
  169. Sekikawa T et al Nature 432 605 (2004)
  170. Tzallas P, Skantzakis E, Charalambidis D J. Phys. B 45 074007 (2012)
  171. Kosuge A et al Phys. Rev. Lett. 97 263901 (2006)
  172. Nabekawa Y et al Phys. Rev. Lett. 96 083901 (2006)
  173. Nabekawa Y et al Phys. Rev. Lett. 97 153904 (2006)
  174. Shimizu T et al Phys. Rev. A 75 033817 (2007)
  175. Takahashi E et al Nat. Commun. 4 2691 (2013)
  176. Sekikawa T et al Opt. Express 16 21922 (2008)
  177. Strelkov V V, Birulia V A, Magunov A I New J. Phys. 20 093025 (2018)
  178. Raz O et al Phys. Rev. Lett. 107 133902 (2011)
  179. Raz O et al Opt. Express 22 24935 (2014)
  180. Pedatzur O et al Nat. Photon. 13 91 (2019)
  181. Muller H G Appl. Phys. B 74 s17 (2002)
  182. Goulielmakis E et al Nature 466 739 (2010)
  183. Holler M et al Phys. Rev. Lett. 106 123601 (2011)
  184. Schultze M et al Science 328 1658 (2010)
  185. Drescher M et al Nature 419 803 (2002)
  186. Eisenbud L PhD Thesis (Princeton, NJ: Princeton Univ., 1948)
  187. Wigner E P Phys. Rev. 98 145 (1955)
  188. Smith F T Phys. Rev. 118 349 (1960)
  189. Dahlström J M, L'Huillier A, Maquet A J. Phys. B 45 183001 (2012)
  190. Ossiander M et al Nat. Phys. 13 280 (2016)
  191. Cavalieri A L et al Nature 449 1029 (2007)
  192. Neppl S et al Phys. Rev. Lett. 109 087401 (2012)
  193. Mauritsson J et al Phys. Rev. Lett. 105 053001 (2010)
  194. Klünder K et al Phys. Rev. Lett. 106 143002 (2011)
  195. Swoboda M et al Phys. Rev. Lett. 104 103003 (2010)
  196. Haessler S et al Phys. Rev. A 80 011404 (2009)
  197. Caillat J et al Phys. Rev. Lett. 106 093002 (2011)
  198. Huppert M et al Phys. Rev. Lett. 117 093001 (2016)
  199. Gruson V et al Science 354 734 (2016)
  200. Busto D et al J. Phys. B 51 044002 (2018)
  201. Wang H et al Phys. Rev. Lett. 105 143002 (2010)
  202. Wang X et al Appl. Opt. 52 323 (2013)
  203. Beck A R, Neumark D M, Leone S R Chem. Phys. Lett. 624 119 (2015)
  204. Schultze M et al Nature 493 75 (2013)
  205. Loh Z-H, Greene C H, Leone S R Chem. Phys. 350 7 (2008)
  206. Chini M et al Phys. Rev. Lett. 109 073601 (2012)
  207. Beck A R et al New J. Phys. 16 113016 (2014)
  208. Ott C et al Nature 516 374 (2014)
  209. Bernhardt B et al Phys. Rev. A 89 023408 (2014)
  210. Chen S et al Phys. Rev. A 86 063408 (2012)
  211. Chini M et al Sci. Rep. 3 1105 (2013)
  212. Muller H G, Tip A, van der Wiel M J J. Phys. B 16 L679 (1983)
  213. Cheng Y et al Phys. Rev. A 94 023403 (2016)
  214. Warrick E R et al J. Phys. Chem. A 120 3165 (2016)
  215. Reduzzi M et al J. Phys. B 49 065102 (2016)
  216. Liao C-T et al Phys. Rev. A 95 043427 (2017)
  217. Ren X et al J. Opt. 20 023001 (2018)
  218. Pertot Y et al Science 355 264 (2017)
  219. Attar A R et al Science 356 54 (2017)
  220. Chew A et al Phys. Rev. A 97 031407 (2018)
  221. Saito N et al Optica 6 1542 (2019)
  222. Kleine C et al J. Phys. Chem. Lett. 10 52 (2019)
  223. Smith A D et al J. Phys. Chem. Lett. 11 1981 (2020)
  224. Baggesen J C, Lindroth E, Madsen L B Phys. Rev. A 85 013415 (2012)
  225. Uiberacker M et al Nature 446 627 (2007)
  226. Kelkensberg F et al Phys. Rev. Lett. 103 123005 (2009)
  227. Sansone G et al Nature 465 763 (2010)
  228. Calegari F et al Science 346 336 (2014)
  229. Vacher M et al Phys. Rev. Lett. 118 083001 (2017)
  230. Arnold C, Vendrell O, Santra R Phys. Rev. A 95 033425 (2017)
  231. Romero E et al Nat. Phys. 10 676 (2014)
  232. Bandrauk A D, Shon N H Phys. Rev. A 66 031401 (2002)
  233. Schafer K J et al Phys. Rev. Lett. 92 023003 (2004)
  234. Johnsson P et al Phys. Rev. Lett. 95 013001 (2005)
  235. Biegert J et al Laser Phys. 15 899 (2005)
  236. Heinrich A et al J. Phys. B 39 S275 (2006)
  237. Gademann G et al New J. Phys. 13 033002 (2011)
  238. Johnsson P et al Phys. Rev. Lett. 99 233001 (2007)
  239. Ranitovic P et al Phys. Rev. Lett. 106 193008 (2011)
  240. Kelkensberg F et al Phys. Rev. Lett. 107 043002 (2011)
  241. Siu W et al Phys. Rev. A 84 063412 (2011)
  242. Ranitovic P et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111 912 (2014)
  243. Емелина А С, Емелин М Ю, Рябикин М Ю Квантовая электроника 44 470 (2014); Emelina A S, Emelin M Yu, Ryabikin M Yu Quantum Electron. 44 470 (2014)
  244. Rothhardt J et al Opt. Express 24 18133 (2016)
  245. Furch F J et al Opt. Lett. 42 2945 (2017)
  246. Antonov V A et al Phys. Rev. Lett. 123 243903 (2019)
  247. Fu Y et al Appl. Sci. 8 2451 (2018)
  248. Chang Z OSA Continuum 2 314 (2019)
  249. Galloway B R et al Opt. Express 24 21818 (2016)
  250. Zhai C et al Phys. Rev. A 101 053407 (2020)
  251. Khokhlova M A et al Phys. Rev. A 103 043114 (2021)
  252. Khairulin I R et al Sci. Rep. 12 6204 (2022)
  253. Kubullek M et al Optica 7 35 (2020)
  254. Korobenko A et al Optica 7 1372 (2020)
  255. Neville S P et al Phys. Rev. Lett. 120 243001 (2018)
  256. Timmers H et al Nat. Commun. 10 3133 (2019)
  257. Zinchenko K S et al Science 371 489 (2021)
  258. Rott F et al Struct. Dyn. 8 034104 (2021)
  259. Pellegrini C, Marinelli A, Reiche S Rev. Mod. Phys. 88 015006 (2016)
  260. Lambert G et al Nat. Phys. 4 296 (2008)
  261. Togashi T et al Opt. Express 19 317 (2011)
  262. Ackermann S et al Phys. Rev. Lett. 111 114801 (2013)
  263. Young L et al J. Phys. B 51 032003 (2018)

© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение