With the classical ensemble model, we have investigated the pulse-duration dependence of nonsequential double ionization (NSDI) over a wide range of laser intensity. The correlated electron momentum distributions are distinctly different for the few-cycle and multiple cycle pulses, which agree well with the previous experiments. Based on this agreement, we analyzed the underlying process for the pulse-duration dependence of the electron correlation by tracing the classical trajectories. Counterintuitively, our analysis shows that the recollision-induced excited states of NSDI could resist ionization in the strong laser field for a time much longer than one optical cycle even at very high intensities. For the multiple-cycle pulses, NSDI events with such a long time delay have significant contribution to the total NSDI yields, which is responsible for the pulse-duration dependence of the observed correlated patterns in the electron momentum distributions.

1.
W.
Becker
,
F.
Grasbon
,
R.
Kopold
,
D.
Milošević
,
G.
Paulus
, and
H.
Walther
,
Adv. At., Mol., Opt. Phys.
48
,
35
-
98
(
2002
).
2.
F.
Krausz
and
M.
Ivanov
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
163
-
234
(
2009
).
3.
L.
He
,
P.
Lan
,
Q.
Zhang
,
C.
Zhai
,
F.
Wang
,
W.
Shi
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
92
,
043403
(
2015
).
4.
Q.
Liao
,
Y.
Zhou
,
C.
Huang
, and
P.
Lu
,
New J. Phys.
14
,
013001
(
2012
).
5.
M.
Li
,
P.
Zhang
,
S.
Luo
,
Y.
Zhou
,
Q.
Zhang
,
P.
Lan
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
92
,
063404
(
2015
).
6.
Y.
Li
,
P.
Lan
,
H.
Xie
,
M.
He
,
X.
Zhu
,
Q.
Zhang
, and
P.
Lu
,
Opt. Express
23
,
28801
-
28807
(
2015
).
7.
A.
I’Huillier
,
L. A.
Lompre
,
G.
Mainfray
, and
C.
Manus
,
Phys. Rev. A
27
,
2503
-
2512
(
1983
).
8.
Th.
Weber
,
M.
Weckenbrock
,
A.
Staudte
,
L.
Spielberger
,
O.
Jagutzki
,
V.
Mergel
,
F.
Afaneh
,
G.
Urbasch
,
M.
Vollmer
,
H.
Giessen
, and
R.
Dörner
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
443
-
446
(
2000
).
9.
R.
Moshammer
,
B.
Feuerstein
,
W.
Schmitt
,
A.
Dorn
,
C. D.
Schröter
,
J.
Ullrich
,
H.
Rottke
,
C.
Trump
,
M.
Wittmann
,
G.
Korn
,
K.
Hoffmann
, and
W.
Sandner
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
447
-
450
(
2000
).
10.
A.
Rudenko
,
K.
Zrost
,
B.
Feuerstein
,
V. L. B.
de Jesus
,
C. D.
Schröter
,
R.
Moshammer
, and
J.
Ullrich
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
253001
(
2004
).
11.
Th.
Weber
,
H.
Giessen
,
M.
Weckenbrock
,
G.
Urbasch
,
A.
Staudte
,
L.
Spielberger
,
O.
Jagutzki
,
V.
Mergel
,
M.
Vollmer
, and
R.
Dörner
,
Nature
405
,
658
-
661
(
2000
).
12.
K. J.
Schafer
,
B.
Yang
,
L. I.
DiMauro
, and
K. C.
Kulanderc
,
Phys. Rev. Lett.
70
,
1599
-
1602
(
1993
).
13.
P. B.
Corkum
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
1994
-
1997
(
1993
).
14.
M.
Weckenbrock
,
D.
Zeidler
,
A.
Staudte
,
Th.
Weber
,
M.
Schöffler
,
M.
Meckel
,
S.
Kammer
,
M.
Smolarski
,
O.
Jagutzki
,
V. R.
Bhardwaj
,
D. M.
Rayner
,
D. M.
Villeneuve
,
P. B.
Corkum
, and
R.
Dörner
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
213002
(
2004
).
15.
A.
Staudte
,
C.
Ruiz
,
M.
Schöffler
,
S.
Schössler
,
D.
Zeidler
,
Th.
Weber
,
M.
Meckel
,
D. M.
Villeneuve
,
P. B.
Corkum
,
A.
Becker
, and
R.
Dörner
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
263002
(
2007
).
16.
A.
Rudenko
,
V. L. B.
de Jesus
,
Th.
Ergler
,
K.
Zrost
,
B.
Feuerstein
,
C. D.
Schröter
,
R.
Moshammer
, and
J.
Ullrich
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
263003
(
2007
).
17.
Y.
Liu
,
S.
Tschuch
,
A.
Rudenko
,
M.
Dürr
,
M.
Siegel
,
U.
Morgner
,
R.
Moshammer
, and
J.
Ullrich
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
053001
(
2008
).
18.
G. G.
Paulus
,
F.
Grasbon
,
H.
Walther
,
P.
Villoresi
,
M.
Nisoli
,
S.
Stagira
,
E.
Priori
, and
S.
De Silvestri
, “
Absolute-phase phenomena in photoionization with few-cycle laser pulses
,”
Nature
414
,
182
-
184
(
2001
).
19.
X.
Liu
,
H.
Rottke
,
E.
Eremina
,
W.
Sandner
,
E.
Goulielmakis
,
K. O.
Keeffe
,
M.
Lezius
,
F.
Krausz
,
F.
Lindner
,
M. G.
Schätzel
,
G. G.
Paulus
, and
H.
Walther
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
263001
(
2004
).
20.
N.
Johnson
,
O.
Herrwerth
,
A.
Wirth
,
S.
De
,
I.
Ben-Itzhak
,
M.
Lezius
,
B.
Bergues
,
M. F.
Kling
,
A.
Senftleben
,
C. D.
Schröter
,
R.
Moshammer
,
J.
Ullrich
,
K. J.
Betsch
,
R. R.
Jones
,
A. M.
Sayler
,
T.
Rathje
,
K.
Rhle
,
W.
Müller
, and
G. G.
Paulus
,
Phys. Rev. A
83
,
013412
(
2011
).
21.
N.
Camus
,
B.
Fischer
,
M.
Kremer
,
V.
Sharma
,
A.
Rudenko
,
B.
Bergues
,
M.
Kübel
,
N. G.
Johnson
,
M. F.
Kling
,
T.
Pfeifer
,
J.
Ullrich
, and
R.
Moshammer
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
073003
(
2012
).
22.
B.
Bergues
,
M.
Kbel
,
N. G.
Johnson
,
B.
Fischer
,
N.
Camus
,
K. J.
Betsch
,
O.
Herrwerth
,
A.
Senftleben
,
A.
Max Sayler
,
T.
Rathje
,
T.
Pfeifer
,
I.
Ben-Itzhak
,
R. R.
Jones
,
G. G.
Paulus
,
F.
Krausz
,
R.
Moshammer
,
J.
Ullrich
, and
M. F.
Kling
,
Nat. Commun.
3
,
813
(
2012
).
23.
M.
Kübel
,
N.
Kling
,
K. J.
Betsch
,
N.
Camus
,
A.
Kaldun
,
U.
Kleineberg
,
I.
Ben-Itzhak
,
R. R.
Jones
,
G. G.
Paulus
,
T.
Pfeifer
,
J.
Ullrich
,
R.
Moshammer
,
M. F.
Kling
, and
B.
Bergues
,
Phys. Rev. A
88
,
023418
(
2013
).
24.
M.
Kübel
,
K. J.
Betsch
,
N. G.
Kling
,
A. S.
Alnaser
,
J.
Schmidt
,
U.
Kleineberg
,
Y.
Deng
,
I.
Ben-Itzhak
,
G. G.
Paulus
,
T.
Pfeifer
,
J.
Ullrich
,
R.
Moshammer
,
M. F.
Kling
, and
B.
Bergues
,
New J. Phys.
16
,
033008
(
2014
).
25.
R.
Kopold
,
W.
Becker
,
H.
Rottke
, and
W.
Sandner
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
3781
(
2000
).
26.
Y.
Zhou
,
Q.
Liao
, and
P.
Lu
,
Opt. Express
18
,
16025
-
16034
(
2010
).
27.
B.
Feuerstein
,
R.
Moshammer
,
D.
Fischer
,
A.
Dorn
,
C. D.
Schröter
,
J.
Deipenwisch
,
J. R.
Crespo Lopez-Urrutia
,
C.
Höhr
,
P.
Neumayer
,
J.
Ullrich
,
H.
Rottke
,
C.
Trump
,
M.
Wittmann
,
G.
Korn
, and
W.
Sandner
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
043003
(
2001
).
28.
A.
Emmanouilidou
and
A.
Staudte
,
Phys. Rev. A
80
,
053415
(
2009
).
29.
C.
Faria
,
T.
Shaaran
, and
M. T.
Nygren
,
Phys. Rev. A
86
,
053405
(
2012
).
30.
X.
Hao
,
J.
Chen
,
W.
Li
,
B.
Wang
,
X.
Wang
, and
W.
Becker
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
073002
(
2014
).
31.
A. S.
Maxwell
and
C.
Figueira de Morisson Faria
,
Phys. Rev. A
92
,
023421
(
2015
).
32.
S. L.
Haan
,
Z. S.
Smith
,
K. N.
Shomsky
, and
P. W.
Plantinga
,
J. Phys. B
41
,
211002
(
2008
).
33.
Y.
Zhou
,
C.
Huang
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
84
,
023405
(
2011
).
34.
S. L.
Haan
,
L.
Breen
,
A.
Karim
, and
J. H.
Eberly
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
103008
(
2006
).
35.
Y.
Zhou
,
Q.
Liao
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
80
,
023412
(
2009
).
36.
J. S.
Parker
,
B. J. S.
Doherty
,
K. T.
Taylor
,
K. D.
Schultz
,
C. I.
Blaga
, and
L. F.
DiMauro
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
133001
(
2006
).
38.
A.
Liu
and
U.
Thumm
,
Phys. Rev. A
89
,
063423
(
2014
).
39.
R.
Panfili
,
J.
Eberly
, and
S.
Haan
,
Opt. Express
8
,
431
-
435
(
2001
).
40.
P. J.
Ho
,
R.
Panfili
,
S. L.
Haan
, and
J. H.
Eberly
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
093002
(
2005
).
41.
Y.
Zhou
,
C.
Huang
,
Q.
Liao
,
W.
Hong
, and
P.
Lu
,
Opt. Lett.
36
,
2758
-
2760
(
2011
).
42.
F.
Mauger
,
C.
Chandre
, and
T.
Uzer
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
083002
(
2010
).
43.
A.
Emmanouilidou
,
J. S.
Parker
,
L. R.
Moore
, and
K. T.
Taylor
,
New J. Phys.
13
,
043001
(
2011
).
44.
D.
Ye
,
X.
Liu
, and
J.
Liu
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
233003
(
2008
).
45.
Y.
Zhou
,
C.
Huang
,
Q.
Liao
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
053004
(
2012
).
46.
Y.
Zhou
,
C.
Huang
,
Q.
Liao
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
86
,
043427
(
2012
).
47.
T.
Wang
,
X.
Ge
,
J.
Guo
, and
X.
Liu
,
Phys. Rev. A
90
,
033420
(
2014
).
48.
S. L.
Haan
,
J.
Dyke
, and
Z.
Smith
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
113001
(
2008
).
49.
Y.
Zhou
,
Q.
Liao
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
82
,
053402
(
2010
).
50.
A.
Tong
,
Y.
Zhou
, and
P.
Lu
,
Opt. Express
23
,
15774
-
15783
(
2015
).
51.
Y.
Zhou
,
C.
Huang
,
A.
Tong
,
Q.
Liao
, and
P.
Lu
,
Opt. Express
19
,
2301
-
2308
(
2011
).
52.
C.
Huang
,
Y.
Zhou
,
Q.
Zhang
, and
P.
Lu
,
Opt. Express
21
,
11382
-
11390
(
2013
).
53.
H.
Li
,
J.
Chen
,
H.
Jiang
,
J.
Liu
,
P.
Fu
,
Q.
Gong
,
Z.
Yan
, and
B.
Wang
,
Opt. Express
16
,
20562
-
20570
(
2008
).
54.
C.
Huang
,
W.
Guo
,
Y.
Zhou
, and
Z.
Wu
, “
Role of Coulomb repulsion in correlated-electron emission from a doubly excited state in nonsequential double ionization of molecules
” (to be published).
You do not currently have access to this content.