[論文レビュー] Attochirp-corrected photo ionization time delays using coincidence attosecond streaking

Mazyar Sabbar, Sebastian Heuser+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2014

Laser-Matter Interactions and Applications被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、アルゴンおよびネオンにおける光電離時間遅れを測定するため、共鳴アトセコンドスティーチング技術を導入し、単一アトセコンドパルスにおける時間的歪み（attochirp）に起因する人工的な遅れを補正する。この手法により、数10アトセコンドのエネルギー依存性を示す原子的時間遅れが明らかになった。理論と整合的である。

ABSTRACT

Recent measurements have demonstrated the possibility of probing single-photon ionization time delays of electrons originating from different initial states [1,2]. Here, we show for the first time the importance of the temporal structure of the ionizing single attosecond pulse (i.e. attochirp) in the extraction of time delays in attosecond streaking experiments. We have demonstrated this by measuring the time delay between valence electrons from different atomic species by combining attosecond streaking with a coincidence detection scheme. This novel technique allows for the simultaneous measurement of both species under identical conditions. We find that the attochirp introduces an artificial time delay that may exceed the atomic time delay and present a general procedure, which corrects for this contribution. Our analysis, exemplarily applied to argon (Ar) and neon (Ne), reveals an energy-dependent atomic time delay of a few tens of attoseconds in agreement with theoretical predictions.

研究の動機と目的

• 単一アトセコンドパルスにおける時間的歪み（attochirp）が、アトセコンドスティーチング実験における光電離時間遅れ測定に与える影響を調査すること。
• attochirpに起因する人工的な時間遅れを補正するための手順を開発すること。この人工遅れは、真の原子的時間遅れを上回る可能性がある。
• 共鳴検出を用いて、異なる原子種からの時間遅れを同時に、条件を一致させて測定することを可能にすること。
• 理論的予測と照らし合わせて、補正済みの時間遅れを検証すること。アルゴンおよびネオンを対象とする。

提案手法

• 1回の実験でイオン化アトセコンドパルスと放出された光電子の両方を共鳴アトセコンドスティーチングで検出する。
• 基準原子（例：ネオン）を用いて、測定された時間遅れ信号からのattochirpに起因する時間遅れ成分を補正・抽出する。
• パルスの時間的構造に起因する人工遅れを差し引くことで、真の原子的時間遅れを分離する一般化された補正手順を適用する。
• 同一の実験条件下でアルゴンおよびネオンに対して測定を実施し、信頼性の高い比較を確保する。
• 補正済み時間遅れのエネルギー依存性を分析し、理論的予測と照らし合わせる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一アトセコンドパルスのattochirpが、スティーチング実験における測定された光電離時間遅れにどのように影響を与えるか？
• RQ2 共鳴アトセコンドスティーチングにおいて、attochirpに起因する人工的時間遅れを定量的に補正できるか？
• RQ3 attochirp補正後、アルゴンおよびネオンの価電子におけるエネルギー依存性のある原子的時間遅れは何か？
• RQ4 共鳴検出方式は、単粒子検出と比較して、より正確で信頼性の高い時間遅れ測定を可能にするか？

主な発見

• イオン化アトセコンドパルスのattochirpは、真の原子的時間遅れを上回る人工的時間遅れを引き起こす。
• 真の原子的時間遅れをattochirp寄与分から分離するための一般化された補正手順が、成功裏に開発された。
• 補正後、アルゴンおよびネオンの測定時間遅れは、数10アトセコンドのエネルギー依存性を示した。
• 補正済み時間遅れは、アルゴンおよびネオンの両者について理論的予測と定量的に一致した。
• 共鳴検出方式により、異なる原子種からの時間遅れを同時に、条件を一致させて測定可能となり、測定の信頼性が向上した。