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title: "阿秒 RABBIT 测量互动实验｜Sandbox Physics"
description: "怎样从电子能谱测出阿秒脉冲串的时长？电子边带随延迟起伏，带出了相邻谐波的相位差。把这些相位和标定过的谐波强度合起来，就能还原脉冲串；原子自身贡献的相位也要扣清楚。"
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  en: "https://sandboxphysics.com/labs/attosecond-rabbitt-metrology/"
last_modified: "2026-10-23"
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B-X3 · 用电子能谱计时

# 阿秒 RABBIT 测量

**怎样从电子能谱测出阿秒脉冲串的时长？** 电子边带随延迟起伏，带出了相邻谐波的相位差。把这些相位和标定过的谐波强度合起来，就能还原脉冲串；原子自身贡献的相位也要扣清楚。

扫描极紫外谐波与红外探针之间的延迟，拟合电子计数里的边带振荡。扣除事先给定的原子相位，再还原光脉冲。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

五条稳定的奇次谐波与弱红外场，经两条微扰路径使示意气体靶电离。谐波幅度、波长、能量标定和延迟已知，考虑 Gaussian 能量分辨率和 Poisson 计数。原子相位是明确给定的教学参数，没有计算氩原子的真实响应。相位从记录下来的边带计数拟合，不能恢复绝对载波相位和时间原点。源相位范围受限，以免相邻相位出现歧义。重建对象是周期脉冲串，不是孤立脉冲的条纹测量。不模拟高次谐波产生、共振、库仑传播、不同轨道通道重叠、逐脉冲变化和探测器死时间。装置尺寸为示意，延迟滑台位移放大八万倍。剖开的分析器显示示意收集路径，没有求解电场和电子轨道。

移动红外延迟滑台$\tau/\mathrm{fs}$ $0$

拖动青色滑台，或移动下方延迟控制。红外光的往返两程一起变长。

实际镜面位移

$\Delta x=0.000\,\mu\mathrm m$

探针延迟

$\tau=0.00\,\mathrm{fs}$

滑台位移放大八万倍；粒子运动为慢放示意。

装置比例与粒子动画

滑台位移放大八万倍。光和电子标记放慢移动，用来说明路径，不代表逐个记录的事件。分析器剖开显示。

测量步骤

## 扫描延迟，还原脉冲。

滑台依次经过六十四个延迟位置，每个位置把一张电子能谱加入同一次采集。

1. 01 设置仪器
2. 02 记录扫描
3. 03 从计数推断

准备就绪。选好设置，开始扫描。

开始扫描后，计数谱会随采集逐步显示。

已记录计数

### 电子能量随延迟的变化

尚未采集

$\tau/\mathrm{fs},\quad E_e/\mathrm{eV}$

点击谱图移动延迟探针。颜色按计数平方根显示，CSV 保留线性计数。

由保留扫描估计

### 恢复出的脉冲

主峰强度半高宽

$\text{—}$

最弱边带信号与计数噪声之比

$\text{—}$

拟合残差均方根

$\text{—}$

采集并分析后，这里会显示结果。

检验测量模型

### 每条边带都带着相位

$\tau/\mathrm{fs},\quad N_{\rm SB}$

选择一条边带。点来自对应能量窗的记录计数和，曲线拟合这些计数和。

从相对相位回到时间

### 重建脉冲串的一个周期

对同一批计数施加给定的原子相位修正

$t/\mathrm{fs},\quad I/I_{\max}$

青线使用拟合相位与标定幅度重建；金色虚线单独表示源参考。主峰之外仍可能留有卫星峰。

恢复出的相邻相位差

$S_{12}$

$\text{—}$

$S_{14}$

$\text{—}$

$S_{16}$

$\text{—}$

$S_{18}$

$\text{—}$

读原始实验

[历史证据与本模型的边界](https://sandboxphysics.com/zh/stories/probe-evidence/attosecond-pulses-and-metrology/) [Paul 等，2001 年](https://ir.amolf.nl/pub/1223/3763.pdf) [原子相位，教程式 6](https://arxiv.org/html/1205.6624v2)

## 阅读实验的原始证据

模拟采用上面列出的近似。接着看历史装置怎样测量，观测支持了什么判断，又有哪些解释上的限制。

[阿秒脉冲及其测量](https://sandboxphysics.com/zh/stories/probe-evidence/attosecond-pulses-and-metrology/) [查看六条阅读路径](https://sandboxphysics.com/zh/stories/probe-evidence/)

物理教程

## 阿秒 RABBIT 测量

**背景** 扫描极紫外谐波与红外探针之间的延迟，拟合电子计数里的边带振荡。扣除事先给定的原子相位，再还原光脉冲。

**为什么值得理解** 同一段宽光谱，可以合成不同长度的脉冲。测出各频率之间的相位，才能知道它们在时间上怎样叠加。

先抓重点

- **核心问题**: 怎样从电子能谱测出阿秒脉冲串的时长？
- **一句话直觉**: 计时信息来自实测电子振荡的相位，也依赖原子响应模型。

### 核心数学模型

#### 两条路径到达同一边带

$$
S_j(\tau)=A_j+B_j\cos[2\omega\tau-\Delta\phi_j-\theta_j]
$$

相邻谐波的相位差和原子相位，都会移动两倍红外频率的振荡。延迟为正，表示红外探针到得更晚。

#### 用拟合相位重建

$$
I(t)=\left|\sum_j a_j e^{-iq_j\omega t+i\widehat\phi_j}\right|^2
$$

幅度是已知标定量。相对相位由边带拟合逐项累加，并按所选方式扣除原子相位。场的绝对相位任意。

### 常见难点

#### 推断结果依赖测量模型

**容易误解** 测得的相位全部属于光脉冲。

**正确理解** 原子也给两路径信号加上相位。这里的修正是事先给定的外部量；真实原子计算需要更完整的物理。

### 动手实验

1. 01

   #### 记录边带

   选择“锁相脉冲串”，采集计数，再分析。

   **你会看到：** 能量—延迟图里，边带随延迟起伏。拟合相位合成反复出现的短突发。

2. 02

   #### 保留数据，改变修正

   选择“忽略原子相位”，采集并分析，再勾选原子相位修正。

   **你会看到：** 计数图没有改变，恢复出的相位曲率和脉宽却变了。

3. 03

   #### 降低计数

   选择“计数不足”，比较多次采集。

   **你会看到：** 散粒噪声改变拟合相位。振荡太弱时，不报告脉宽。

物理结论

五条稳定的奇次谐波与弱红外场，经两条微扰路径使示意气体靶电离。谐波幅度、波长、能量标定和延迟已知，考虑 Gaussian 能量分辨率和 Poisson 计数。原子相位是明确给定的教学参数，没有计算氩原子的真实响应。相位从记录下来的边带计数拟合，不能恢复绝对载波相位和时间原点。源相位范围受限，以免相邻相位出现歧义。重建对象是周期脉冲串，不是孤立脉冲的条纹测量。不模拟高次谐波产生、共振、库仑传播、不同轨道通道重叠、逐脉冲变化和探测器死时间。装置尺寸为示意，延迟滑台位移放大八万倍。剖开的分析器显示示意收集路径，没有求解电场和电子轨道。

波与光学 · 入门路径

## 从一条光线到干涉测量

从折射出发，找到光线模型失效的地方，再用干涉测量极小的距离。

[从这里开始 → **光学界面探索器** 转动入射角，观察反射与透射功率此消彼长；再切换到“临界角与全反射”场景。 观察 · 11 分钟](https://sandboxphysics.com/zh/labs/optical-boundary-explorer/)

1. [1 光学界面探索器](https://sandboxphysics.com/zh/labs/optical-boundary-explorer/)
2. [2 彩虹焦散观测站](https://sandboxphysics.com/zh/labs/rainbow-laboratory/)
3. [3 针孔相机](https://sandboxphysics.com/zh/labs/camera-obscura/)
4. [4 相干波合成器](https://sandboxphysics.com/zh/labs/coherent-wave-composer/)
5. [5 Young 双缝实验台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/young-double-slit-bench/)
6. [6 Michelson 精密测量台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/michelson-precision-lab/)

[查看完整路径 →](https://sandboxphysics.com/zh/topics/waves-and-optics/#starter-path)