近日，我校物理学院金成教授团队在阿秒科学领域取得具有国际引领性的重要进展。团队与来自美国堪萨斯州立大学、德国马克斯·普朗克核物理研究所、北京大学、台湾清华大学等国内外单位合作，成功产生并表征了脉宽仅18±2阿秒（as）的孤立阿秒光脉冲，刷新了迄今实验可测的孤立阿秒脉冲最短世界纪录。相关成果以“Bright isolated light pulses reaching 18 attoseconds from high-order harmonic generation by post-compressed Yb lasers”为题发表于国际著名期刊《Nature Communications》（文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-76827-3）。金成教授为该论文共同通讯作者之一（其他共同通讯作者分别来自北京大学、台湾清华大学和美国堪萨斯州立大学），我校博士生郭子阳、张弛为合作作者。在该工作中，金成教授团队独立完成了宏观高次谐波与孤立阿秒脉冲产生及传播过程的全套理论模拟，为实验突破提供了关键理论支撑。
阿秒（10-18秒）是自然界目前可控的最短时间标尺，与原子、分子内电子本征运动时间直接匹配。更短脉宽、更高亮度的阿秒脉冲，是捕捉电子超快动力学、揭示量子态瞬态演化的核心工具。本工作采用载波包络相位稳定的Yb飞秒激光系统，经级联后压缩获得仅3.7 fs的近单周期驱动脉冲，在高压氦气介质中激发覆盖50-320 eV的超宽带软X射线高次谐波辐射，光子通量达10-12 photons/s量级，兼具极短脉宽与可观亮度。
合作团队进一步通过系统优化滤光片材料、厚度及气体压力等参数，精确补偿阿秒脉冲的固有啁啾，并借助角分辨光电子条纹技术完成高精度时域表征，最终获得18 ± 2 as的孤立阿秒脉冲（如图1），将桌面型阿秒光源的时域分辨率推进至原子固有的时间尺度，为后续实时观测原子内电子运动打开了全新窗口。
图1 18阿秒孤立脉冲的产生与实验表征
在该工作中，南京理工大学团队主要负责强场激光在高压气体中非线性传播过程及宏观高次谐波产生的理论建模与数值模拟。理论结果首次清晰揭示了近单周期驱动激光在介质传播中动态相位匹配与时空演化的内在规律，并高精度复现了实验中载波包络相位依赖的谐波谱特征，为理解孤立阿秒脉冲的宏观产生条件、空间选择机制及可重复性提供了核心理论依据，有力支撑了实验方案的优化设计。
与此同时，金成教授团队在孤立阿秒脉冲的时域波形主动调控方面亦取得突破性进展。相关成果以“Extreme shaping of isolated attosecond pulses with double temporal peaks driven by 1030 nm few-cycle Yb-doped lasers”为题发表在国际光学领域知名期刊《Photonics Research》（文章链接：https://opg.optica.org/prj/fulltext.cfm?uri=prj-14-5-1832)。物理学院博士生郭子阳为第一作者，金成教授为通讯作者，南京理工大学为第一完成单位和唯一通讯单位。
该工作创新性地提出利用1030 nm少周期Yb激光驱动氩原子高次谐波过程中Cooper极小值所引入的π相位跃变，自然构建双峰时域结构；同时借助高强、高气压条件下产生的波前旋转效应，将不同时序的阿秒辐射在远场进行空间分离，仅通过简单的圆孔空间滤波即可获得具有显著双峰特征且可独立调控的整形孤立阿秒脉冲（如图2）。该方法在不同气压、激光强度、载波包络相位、脉冲宽度及啁啾条件下均展现出优异的稳健性和可调性，为孤立阿秒脉冲的任意波形设计以及阿秒尺度电子动力学操控开辟了全新路径。
图2 双峰孤立阿秒脉冲的产生与空间滤波机制
上述系列成果集中展示了我校物理学院在强场激光物理、高次谐波产生及阿秒超快光学领域的综合研究实力与国际学术影响力，也为发展高亮度、超短脉宽、波形可编程的桌面化阿秒光源奠定了坚实的理论和实验技术基础，有望推动凝聚态物理、化学反应动力学及生物分子探测等交叉学科的前沿突破。
本研究工作获得国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、南京理工大学自主科研项目以及江苏省研究生科研与实践创新计划等项目的联合资助。
