光与物质的相互作用一直是科学的主旋律之一。随着超强超短激光技术的快速发展,如今人们可以研究单个原子的内部世界,并调控光与电子的相互作用,从而实现了对原子内电子的超快动力学过程的探索。强激光诱导的原子隧道电离是众多强场物理现象的基石,具有重要的研究意义,也是研究前沿的热点之一。综述了强场原子隧道电离的最新研究进展,基于隧道电离在自然坐标系(即抛物坐标系)中的非绝热隧穿理论,得到电子隧穿后的坐标分布和动量分布。介绍了电子在隧穿过程中获得的初始相位(即势垒下相位)的理论描述和实验测量方法。基于势垒下相位揭示出电子隧穿的量子动力学信息。综述了强激光场原子隧道电离过程中光电子自旋极化的研究进展,利用正交双色光场可以在时间和空间两个维度上精确地调控光电子的自旋自由度。最后进行了总结并展望了未来的研究前沿。

偏振控制方案用以产生阿秒脉冲,其高次谐波辐射仅发生在偏振门内的线性半个光学周期,且可得到在整个平台区及截止位置附近皆连续的谐波谱。利用Ammosov-Delone-Krainov隧穿电离理论和强场近似方法,数值模拟了偏振控制方案中两束反向旋转圆偏振脉冲之间强度比对原子的电离几率及高次谐波发射功率谱的影响。研究发现, 合理控制两束脉冲的强度比,可确保原子的有效电离发生在偏振门的前1/4光学周期,这有利于得到频域上优化的高次谐波发射谱。此外,可以根据需要在强度比小于1的范围内优化选择谐波谱的截止位置和转换效率。

提出了采用芯片表面上方形载荷导线框产生的静电场实现极性冷分子芯片表面囚禁的新方案，计算了方形载荷导线框周围的电场分布，分析了囚禁中心位置和导线框几何参数之间的依赖关系，并研究了过囚禁中心在x和z方向的电场强度和其对应的CO分子的Stark囚禁势与几何参数之间的关系。研究表明，对于CO分子，该方案的有效势阱深度可达130 mK，这足以囚禁温度约为50 mK处于弱场搜寻态的极性冷分子。显然，这样的静电表面势阱在分子光学和分子芯片、量子光学、量子计算和量子信息处理等领域中都有重要的应用。