Abstract Attosecond pulses, produced through high-order harmonic generation in gases, have been successfully used for observing ultrafast, subfemtosecond electron dynamics in atoms, molecules and solid state systems. Today’s typical attosecond sources, however, are often impaired by their low repetition rate and the resulting insufficient statistics, especially when the number of detectable events per shot is limited. This is the case for experiments, where several reaction products must be detected in coincidence, and for surface science applications where space charge effects compromise spectral and spatial resolution. In this work, we present an attosecond light source operating at 200 kHz, which opens up the exploration of phenomena previously inaccessible to attosecond interferometric and spectroscopic techniques. Key to our approach is the combination of a high-repetition rate, few-cycle laser source, a specially designed gas target for efficient high harmonic generation, a passively and actively stabilized pump-probe interferometer and an advanced 3D photoelectron/ion momentum detector. While most experiments in the field of attosecond science so far have been performed with either single attosecond pulses or long trains of pulses, we explore the hitherto mostly overlooked intermediate regime with short trains consisting of only a few attosecond pulses. We also present the first coincidence measurement of single-photon double-ionization of helium with full angular resolution, using an attosecond source. This opens up for future studies of the dynamic evolution of strongly correlated electrons.

中文翻译：

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用于时间分辨符合光谱的高重复率阿秒光源

摘要 阿秒脉冲由气体中的高次谐波产生，已成功用于观察原子、分子和固态系统中的超快、亚飞秒电子动力学。然而，今天的典型阿秒源经常受到其低重复率和由此产生的统计数据不足的影响，尤其是当每次发射可检测事件的数量有限时。对于必须同时检测到多种反应产物的实验，以及空间电荷效应影响光谱和空间分辨率的表面科学应用，情况就是如此。在这项工作中，我们提出了一种工作频率为 200 kHz 的阿秒光源，它开启了对阿秒干涉测量和光谱技术以前无法实现的现象的探索。我们方法的关键是结合了高重复率、少周期激光源、专门设计的用于高效高次谐波产生的气体目标、被动和主动稳定的泵浦探针干涉仪和先进的 3D 光电子/离子动量探测器。虽然迄今为止阿秒科学领域的大多数实验都是使用单个阿秒脉冲或长脉冲串进行的，但我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短串仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。一个专门设计的用于高效高次谐波产生的气体靶、一个被动和主动稳定的泵浦探针干涉仪和一个先进的 3D 光电子/离子动量探测器。虽然迄今为止阿秒科学领域的大多数实验都是使用单个阿秒脉冲或长脉冲序列进行的，但我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短序列仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。一个专门设计的用于高效高次谐波产生的气体靶、一个被动和主动稳定的泵浦探针干涉仪和一个先进的 3D 光电子/离子动量探测器。虽然迄今为止阿秒科学领域的大多数实验都是使用单个阿秒脉冲或长脉冲串进行的，但我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短串仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。被动和主动稳定的泵浦探针干涉仪和先进的 3D 光电子/离子动量探测器。虽然迄今为止阿秒科学领域的大多数实验都是使用单个阿秒脉冲或长脉冲序列进行的，但我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短序列仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。被动和主动稳定的泵浦探针干涉仪和先进的 3D 光电子/离子动量探测器。虽然迄今为止阿秒科学领域的大多数实验都是使用单个阿秒脉冲或长脉冲串进行的，但我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短串仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短列仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。我们探索了迄今为止大多被忽视的中间状态，其中短列仅由几个阿秒脉冲组成。我们还首次使用阿秒源对具有全角分辨率的氦单光子双电离进行了重合测量。这为未来研究强相关电子的动态演化开辟了道路。