[논문 리뷰] Attochirp-corrected photo ionization time delays using coincidence attosecond streaking

Mazyar Sabbar, Sebastian Heuser외 5명|arXiv (Cornell University)|2014. 07. 24.

Laser-Matter Interactions and Applications인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 아르곤과 neon에서 광이온화 시간 지연을 측정하기 위해 공진점 아토초 스트리킹 기술을 도입한다. 이 기술은 단일 아토초 펄스의 시간적 왜곡인 아토치르프에 의해 유도되는 인위적 지연을 보정한다. 이 방법은 몇 십 아토초의 에너지 의존성 원자 시간 지연을 드러내며, 이는 이론과 일치한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 단일 아토초 펄스의 시간 왜곡인 아토치르프가 아토초 스트리킹 실험에서 광이온화 시간 지연 측정에 미치는 영향을 조사한다.
• 진정한 원자 시간 지연을 초월할 수 있는 아토치르프에 의해 유도된 인위적 시간 지연을 보정하기 위한 절차를 개발한다.
• 공진점 검출을 통해 서로 다른 원자 종에서의 시간 지연을 동시에 조건 일치 측정할 수 있도록 한다.
• 이론 예측과의 비교를 통해 보정된 시간 지연을 검증한다.

제안 방법

• 단일 실험에서 이온화 아토초 펄스와 방출된 광전자를 모두 공진점 아토초 스트리킹으로 검출한다.
• 기준 원자(예: 네온)를 사용하여 측정된 시간 지연 신호에서 아토치르프에 기인한 시간 지연 기여도를 校정하고 추출한다.
• 펄스의 시간 구조에 기인한 인위적 지연을 빼내어 진정한 원자 시간 지연을 고립시키기 위해 일반적인 보정 절차를 적용한다.
• 신뢰할 수 있는 비교를 위해 아르곤과 네온을 동일한 실험 조건에서 측정한다.
• 보정된 시간 지연의 에너지 의존성을 분석하여 이론 예측과 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 단일 아토초 펄스의 아토치르프가 스트리킹 실험에서 측정된 광이온화 시간 지연에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 공진점 아토초 스트리킹에서 아토치르프에 의해 유도된 인위적 시간 지연을 정량적으로 보정할 수 있는가?
• RQ3 아토치르프 보정 후 아르곤과 네온의 최외각 전자에 대한 에너지 의존성 원자 시간 지연은 무엇인가?
• RQ4 공진점 검출 기반의 측정 방식은 단일 입자 검출 대비 더 정확하고 신뢰도가 높은 시간 지연 측정을 가능하게 하는가?

주요 결과

• 이온화 아토초 펄스의 아토치르프는 진정한 원자 시간 지연을 초월할 수 있는 인위적 시간 지연을 유도한다.
• 진정한 원자 시간 지연을 아토치르프 기여도에서 고립시키기 위한 일반적인 보정 절차가 성공적으로 개발되었다.
• 보정 후 아르곤과 네온의 측정된 시간 지연은 몇 십 아토초의 에너지 의존성을 보인다.
• 보정된 시간 지연은 아르곤과 네온에 대해 이론 예측과 정량적으로 일치한다.
• 공진점 검출 기반의 측정 방식은 서로 다른 원자 종에서의 시간 지연을 동시에 조건 일치 측정할 수 있어 측정 신뢰도를 향상시킨다.