以下文章来源于中科院物理所 ，作者高亦谈
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编者按：今年过年，你抢到红包了吗？在拼手速的竞争中，怎样才能遥遥领先？从筋膜枪到阿秒脉冲，用科技“拼手速”的方式，令你眼界大开。作者：高亦谈
中国科学院大学光学专业硕博连读生（培养单位：中国科学院物理研究所）
相信不少同学都玩过拼手速的小游戏，像是这种。
对于这种拼手速的游戏，一般人点击速度在每秒钟7次左右，而世界上最快的玩家能够达到每秒钟16次，也就是说人类玩这种游戏的操作极限在几十毫秒的时间尺度。如果你对面是狮子、猎豹等这些有先天的动作迅捷物种优势的动物，那么它们可能会轻易“秒杀”我们（为什么用可能，不是因为我们有翻盘的希望，而是没人敢这么去干……）。但是，人类的优势在于会使用工具呀！
筋膜枪在手，天下我有筋膜枪的振动频率可以高达每秒钟50次，换成时间就是每20毫秒振动一次，的确轻松地突破了我们的操作极限，能够打败一系列的动物朋友们。
沿着同样的思路，我们可以通过电学的方法继续缩小操作的时间尺度，当然这时需要用激光代替我们的手。通过普克尔盒以纳秒量级的速度来开关产生调Q激光，输出的激光自然时间尺度也在纳秒量级（1纳秒=10-9秒）。如果说筋膜枪的操作效果能够线性累加的话，那么调Q激光的效果大约相当于106，也就是一百万个筋膜枪加起来。
天下武功无坚不破，唯快不破。此时的我们在宏观世界已然没有敌手了，但是我们还未赢够！我们要打十个！（怎么突然燃了起来……）
在微观世界中的高手们坐不住了，首先分子站了出来，一个皮秒回旋踢（分子转动的时间尺度在皮秒量级，1皮秒=10-12秒），一个飞秒寸拳（分子振动的时间尺度在飞秒量级，1飞秒=10-15秒），随意出个一招一式便超出了电学操作的极限。然而，如果你以为这样就会被打败，那就小瞧我们了。1964年, 美国贝尔实验室的Hargrove等人做出了第一台锁模激光器，它是通过介质的饱和吸收或非线性光学特性，使得强度高于某一阈值的纵模可以几乎毫无损失地在腔内传播，从而有利于增益放大, 而低于此阈值的纵模则由于损耗太大被抑制, 最终达到锁模的目的[1]。
由于介质的非线性响应本身就是由分子决定的，因此产生的锁模激光的时间尺度也就在飞秒量级，从某种程度上说，我们这是“以其人之道还治其人之身”了，从武学的角度来说就是“化劲”。
此时电子从围观群众中走了出来。它可是一位绝世高手，氢原子中的电子绕核一周的时间约为150阿秒（1阿秒=10-18秒），如果将电子运动的时间尺度放在我们这个拼手速的游戏上，就意味着它能在一秒钟内点击约6.58×1015次。这是一个什么概念呢？如果一个人每秒钟能点击10次，那么他需要连续点击约两千万年（手突然感觉酸了起来……）。
为了征服电子，在实验中研究电子的超快运动情况，人类在这上面可谓是绞尽脑汁，发明了象征着人类科技巅峰之一的阿秒激光脉冲产生技术。阿秒脉冲的产生是一个极为复杂的过程。简而言之，就是利用锁模激光器中受激辐射产生的飞秒量级脉冲，通过啁啾脉冲放大技术（这可是获得了2018年诺贝尔物理学奖的成果）或者光参量啁啾脉冲放大技术提高其脉冲能量，并进一步与气体介质作用产生高次谐波，最终选通分离出孤立阿秒脉冲。
高次谐波产生的三步模型理论（其实也是利用了电子本身的运动特性）最早在2001年，奥地利维也纳技术大学F. Krausz的小组与Corkum及德国比勒菲尔德大学合作，获得了650阿秒的激光脉冲。
在我国，2013年时，国科大博士生导师、中国科学院物理研究所研究员魏志义的小组也在国内首次获得了160阿秒的孤立阿秒脉冲，随后中国科学院西安光机所、国防科技大学也分别实现了孤立阿秒脉冲的产生[2]。到如今，阿秒脉冲的世界纪录已经达到43阿秒，也是人类目前所能达到的最短时间尺度。
43阿秒脉冲的形貌[3]也正因有阿秒脉冲的帮助，人们在微观领域的研究不断有新的突破，对电子的超快运动过程也有了更深刻的理解。
然而目前所产生的孤立阿秒脉冲仍旧存在一些缺陷，例如脉冲稳定性较差、光通量太低等等。科学家们也正在解决这些问题，并朝着获得更短的阿秒脉冲甚至是仄秒脉冲（1仄秒=10-21秒）而努力，毕竟在这奇妙的世界还有更多的未知等待着我们去探索。
中国科学院物理研究所L07组阿秒装置实物图那么，如果以后有电子敢上门来和我们玩拼“手速”小游戏，那就放下手中的筋膜枪，换成阿秒激光器吧！让它尝尝被制裁的滋味！（唯一不足的就是阿秒激光器可能大了一点点，操作可能会复杂一点点……）
参考文献：[1]赵昆，激光、啁啾脉冲放大、超快光学和诺贝尔奖[N].科学通报，2019.
[2]赵昆、魏志义，阿秒脉冲的前世今生[N]. 中国物理学会期刊网，2017.
[3]T. Gaumnitz et. al, Streaking of 43-attosecond soft-X-ray pulses generated by a passively CEP-stable mid-infrared driver[J]. Opt. Express,2017.
原标题：《有了它，抢红包“手速”将比电子运动还快！》