阿秒物理學（Attosecond Physics）是一個只有二十多年歷史的研究領域，自從2001年 Pierre Agostini 成功產生 250 阿秒的脈衝串之後，阿秒脈衝作為超快光學最前沿在近年內得到了長足的發展。為人們在電子運動的時間尺度中觀測量子世界的基本動力學過程提供了嶄新的研究手段，並開啟了阿秒物理學這一全新的研究領域。其覆蓋了原子、分子、凝聚態物理、化學、生物等諸多學科的不同研究需求。
1987 年，Anne L’Huillier 發現，當她透過惰性氣體傳輸紅外線脈衝雷射時，會產生驅動雷射頻率奇次倍的一系列諧波，此現象被稱為高次諧波 （High-harmonic generation，HHG）
該現象可以用 Paul Bruce Corkum 所製作的X射線雷射器（光場電離 optical field ionization，OFI）之三步模型來描述：
1. 在強雷射電場作用下，原子的庫侖勢壘被壓低，電子可以通過隧道效應穿過勢壘發生隧穿電離。
2. 電離之後的自由電子在外部雷射電場中加速並獲得能量。
3. 電場反向後，部分電子回到原子附近與母離子複合，同時輻射出光子，光子能量等於電子的電離能與電子從雷射場中獲得的額外動能之和。
Anne L’Huillier 隨後繼續探索此現象，為後續的突破奠定了基礎。2003年其研究團隊創下了雷射脈衝寬度的紀錄為 170 阿秒。
利用飛秒脈衝作為驅動源，並採用相應的相位選通方法，即可從阿秒脈衝串中選出一個孤立阿秒脈衝。孤立阿秒脈衝有兩個重要參數，分別是中心光子能量和脈衝寬度。2001 年 ，Ferenc Krausz 研究團隊首次產生了獨立的阿秒脈衝，實驗將脈寬為 40 fs、中心波長為 800 nm、脈衝能量為 3 mJ 的雷射壓縮到約 7 fs 後聚焦到氖氣氣體靶。在聚焦功率密度 9×1014 W/cm2的條件下，產生了 650 as 的孤立阿秒脈衝。
隨著雷射技術的不斷進展，2017年美國 Zenghu Chang 及瑞士的T homas Gaumnitz 研究團隊採用 1.8 μm 的紅外飛秒鐳射作為驅動光源，先後產生 53 as 及 43 as 的最短光脈衝世界紀錄，並且持續朝著更短脈衝寬度、更高光子能量的方向發展。
目前國際上已有多個研究團隊產生並實現了阿秒脈衝的測量，脈寬從數百到數十阿秒，波長覆蓋了極紫外（Extreme Ultraviolet，EUV）至軟X射線（Soft X-rays）輻射的範圍。已被廣泛應用于原子分子物理及表面結構的電離延時、Fano共振、Auger躍遷、內殼層電離之電子關聯效應、分子中的電荷遷移、超快化學中的解離過程、固體中的導體-絕緣體轉變、高溫超導、光伏材料等不同物質體系中超快時間分辨測量。這些技術已應用於物理、化學和最近的生物學領域，用於探測發生的最快速的過程。控制半導體雷射器運作的能量弛豫、離子參與化學反應的速度等過程都可以使用典型長度小於 100fs 的非常短的光脈衝進行探測。阿秒脈衝是解析並控制複雜體系電子動力學過程的關鍵，不僅為揭示基本的物理、化學、生物等現象提供可能 ，更為多個應用領域的研究突破提供重要的創新驅動。為了推動阿秒脈衝的應用並拓展新的應用領域，阿秒脈衝研究不斷朝著更高光子能量（更短波長）、更高脈衝能量、更高功率以及更高光子通量的方向發展。
許多超快電子產品致力於與毫米波和亞毫米波生成和檢測、訊號轉換和基礎裝置物理相關的類比電子系統，這些都是活躍的研究領域。這也催生了兆赫成像（TeraHertz imaging）新技術，目前已使用於安全掃描應用
全世界的科學家皆爭相努力尋找縮短時間的方法，如同高速照相機能記錄子彈飛射時的定格畫面，阿秒雷射脈衝能讓科學家用驚人的銳度捕捉原子及分子高速移動的電子圖像。這種阿秒X光可用於拍攝活細胞中，生物分子的電子和原子的慢動作影像，例如更清楚看見光合作用如何作用，來提高太陽能電池板的效率。利用 X光與物質中緊密束縛的電子相互作用，可以揭示哪些電子在哪個原子中移動，提供另一種方法來研究材料中的快速反應過程。該功能也適用於數據傳輸，未來可應用於手機、電腦等產品。2022 年，Anne L’Huillier、Paul Corkum、Ferenc Krausz 因其對超快雷射科學和阿秒物理學的開創性貢獻而獲得沃爾夫物理學獎。隨後，L’Huillier、Krausz 和Pierre Agostini 榮獲 2023 年諾貝爾物理學獎，以表彰其為研究物質電子動力學而產生阿秒光脈衝的實驗方法。
「產生阿秒光脈衝的能力在極其微小的時間尺度上打開了大門，下一步將是利用它們」，諾貝爾物理學評選委員會主席 Eva Olsson 如是說。
參考資料：
https://www.scimonth.com.tw/archives/2093
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=507079
https://www.zhihu.com/question/624627831/answer/3236089572
https://zhuanlan.zhihu.com/p/659459434
https://freewechat.com/a/MzI4MTM0MjY3Nw==/2247510533/1
https://www.opticsjournal.net/Articles/OJ71ac7fc86ae0553d/FullText
https://redian.news/wxnews/609349
https://eng.ox.ac.uk/communications/research/ultrafast-electronics/
https://en.wikipedia.org/wiki/Attosecond_physics