L'Huillier 女士,如果在燒烤聚會上問您的職業是什麼:您會回答什麼?
L’Huillier:我對這種情況已經想好了一個我自己非常滿意的答案。我會這樣說:我在雷射物理和原子物理的交叉領域工作。我們的團隊使用短的、非常、非常短的雷射脈衝,就像相機閃光燈一樣。我們用它來拍攝極快的運動,例如電子。
非常、非常短的鐳射脈衝是指 … ?
L’Huillier:幾阿秒長的脈衝。
我如何才能想象阿秒是什麼概念?
L’Huillier:完全難以想象。有不同的嘗試方法來象形化說明這個時間跨度的短暫。我有時會這樣進行比較:一阿秒與一秒的比較,就像一秒與宇宙的整個年齡(即 140 億年)的比較。但 這真的有幫助嗎?我對此表示懷疑。這幫助到您了嗎?
好吧,也許有一點。
L’Huillier:我們必須承認,這無法用我們人類的時間感來理解。幸運的是,但我們根本不必依賴它。因為我們有數學和理論的抽象方法,也有實際的實驗。一阿秒僅為 10-18 秒長。比思考阿秒的長度更有趣的問題是為什麼我們首先要考慮這麼短的時間尺度。
好吧。為什麼我們需要阿秒脈衝?
L’Huillier:自然界中有些過程發生得如此之快,以至於我們只能用阿秒光脈衝來測量它們。最重要的是電子的運動。我們的閃光燈(即脈衝)越短,我們觀察這個過程就越仔細。我的研究小組目前主要探索簡單原子內部和周圍的過程,因為這更容易。如果我們更進一步,就可能觀察到更復雜系統中的電子運動,例如分子中的。電子移動時就會發生化學反應。這些初始運動有一天將是可以測量的。
那然後呢?
L’Huillier:能夠測量某物是能夠控制某物的第一步。遠期的大目標是在某個時候控制電子層面的化學反應。
這樣可以實現什麼呢?
L’Huillier:很難給出一個明確的景象。這就是基礎研究。
1987 年,在一次實驗中,您發現瞭如何產生所謂的高次諧波。也是產生阿秒脈衝的先決條件。
L’Huillier:是的,這是一個幸運的巧合!當人遇到意想不到的事情時,這總是最美好的。然後還有一些可以做拼圖的事情。當時,我們實際上想用強雷射光轟擊惰性氣體並研究熒光效應。結果表明,可觀測到的最強光不是熒光,而是雷射頻率的高次諧波。這一發現改變了我的職業生涯。後來,使用高次諧波可以產生阿秒脈衝,這個我至今仍然在做。
我是否至少可以想象高次諧波?
L’Huillier:是的,這個可以!這裡我有一個比較例子,相比於宇宙和阿秒的比較,比較效果更好。當您拉小提琴的琴絃時,不僅僅會產生純音,即純粹的音訊。還會產生其他頻率。在音樂中,這些被稱為泛音。它們賦予聲音以色彩。泛音是諧波。如果在某些條件下將氣體暴露於強烈的飛秒雷射脈衝時,會發生類似的情況:產生新的、波長更短的雷射頻率。高次諧波是雷射物理學的泛音。
使用高次諧波光脈衝可以做什麼?
L’Huillier:下一步是產生阿秒脈衝。但它們本身也很有用。我們目前正在與一家半導體行業光刻和測量技術裝置製造商合作。想法是利用高次諧波來檢查半導體上的微小結構。作為一名基礎研究員,這對於我來說是一個非常具體的專案。我感到很欣喜,很幸運的是,我們的工作能夠對社會有用。
雷射工藝也能從您的研究中受益嗎?
L’Huillier:是的。幾十年來,我們阿秒物理學界一直鼓勵雷射機製造商開發新的、更好的超短脈衝雷射機。反過來,我們當然會受益於更好的光源。 初始光源越好,高次諧波越好,阿秒脈衝也越好。然後,又為我們帶來了 新的技術發展,例如超短脈衝雷射工藝領域的診斷和測量方式。所以這是一個持續的激勵。除了這些令人高興的效果之外,還有一些對我的工作來說最重要的事情。
對您來說最重要的是什麼?
L’Huillier:我是研究人員。但我也是一名教師。我能夠培養許多聰明的年輕人並見證他們學有所成。我認為這是我最大的貢獻。
![Huillier_Portrait](/filestorage/TRUMPF_Magazine/_processed_/2/c/csm_Huillier_Portrait_106da02a03.jpg)
Anne L’Huillier 是瑞典隆德大學原子物理學教授。她被認為是阿秒物理學研究領域最重要的聯合創始人之一。L’Huillier 因其研究成果於 2023 年榮獲伯特霍爾德 萊賓格基金會(Berthold Leibinger Foundation)的未來獎。幾天後,她與 Pierre Agostini 和 Ferenc Krausz 一起被授予了諾貝爾物理學獎。