利用短波长种子型自由电子激光研究超快拉比动力学

拉比振荡是两能级系统与时间变化场相互作用时布居数的周期调制。它们普遍存在于物理学中，并在光子学、纳米电子学、电子显微镜与量子信息等不同领域有应用。尽管拉比发展的理论针对的是回旋磁场中的费米子，Autler 与 Townes 认识到它也可在旋转波近似下描述相干光-物质相互作用。尽管高强度纳米波长光源已可用十余年，此类短波长下的拉比动力学尚未被直接观测。本文中我们展示，来自种子型自由电子激光的飞秒极紫外脉冲可在氦原子基态与激发态间驱动拉比振荡。测得的光发射信号揭示了 Autler-Townes 双峰以及避免交叉，二者均为量子光学的标志现象。利用超越强场近似的理论分析，我们发现该双峰结构的超快建立源于共振与非共振光电离路径间的量子干涉效应。鉴于近期高强度阿秒与数飞秒极紫外脉冲的可用性，我们的结果为利用自由电子激光在短波长下实现相干过程的超快操控提供了机遇。