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Projekt
Raum-Zeit Anpassung von Lichtfeldern zur Messungen von Starkfeld-Effekten mit Sub-Zyklen-Auflösung
Antragsteller
Dr. Adrian Pfeiffer
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2015 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281272215
Laserpulse, deren Dauer kurz genug ist, um die elektronische Zeitskala abzutasten, können sowohl im XUV- als auch im IR-VIS-Regime erzeugt werden. Höhere-harmonische Erzeugung kann verwendet werden, um isolierte Attosekundenpulse und Pulszüge im XUV zu erzeugen, und seit kurzem wird die kohärente Synthese von optischen Laserpulses verwendet, um optische Wellenformen im IR-VIS-Regime mit Subzyklendauer zu erzeugen. Bei Photonenenergien im Bereich von 5-15 eV sind Pulse mit derart kurzen Dauern noch nicht erzeugt worden. Die Frequenzumwandlung in einer Gaszelle oder Filamentierung liefert vergleichsweise kurze Pulse, aber das komplexe Zusammenspiel von nichtlinearer Licht-Materie-Wechselwirkung und signifikanter linearer Dispersion hat es verhindert, sich der Femtosekundenbarriere zu nähern. Für spektroskopische Anwendungen, wie die transiente Absorptionsspektroskopie, wären Breitband- und Sub-Femtosekundenpulse im UV/VUV sehr nützlich, da sie die direkte Sondierung der Bandlücke in vielen Materialien ermöglichen. Die zentrale Aufgabe dieses Projekts besteht darin, die Erzeugung von UV/VUV-Feldern in Festkörpern durch Femtosekundenpulse im NIR in einer nicht-kollinearen Geometrie zu untersuchen. Unter Verwendung von dünnen Substraten (Dicke 15-100 µm) als Erzeugungsmedium ergeben kaskadierte Prozesse der niederen harmonischen Erzeugung und Selbstbeugung ein facettenreiches Emissionsmuster im UV/VUV. Ein speziell entwickeltes Spektrometer erfasst das Emissionsmuster im Bisektor der erzeugenden Laserpulse und darüber hinaus, und Interferenzen im UV/VUV-Feld werden genutzt, um die nichtlineare Licht-Materie-Wechselwirkung zu untersuchen. Ziel der experimentellen Methoden ist es, Veränderungen in der Bandstruktur und/oder der Populationsdynamik im Übergangsregime zwischen perturbativer Optik und Starkfeldoptik zu untersuchen. Die Erzeugung von kurzen UV/VUV-Pulsen kann in der nicht-kollinearen Geometrie optimiert werden, und es können < 2 fs-Pulse bei ausgewählten Emissionswinkeln erzeugt werden. Mit zirkular polarisierten, gegenläufigen Pulsen lassen sich so Pulse mit variierender Elliptizität im UV/VUV erzeugen. Ein spezielles Merkmal ist, dass die UV/VUV-Laserpulse durch die nicht-kollineare Geometrie von den erzeugenden Laserpulsen getrennt werden, was besonders in einem Regime vorteilhaft ist, in dem dünne Metallfilter nicht für die Trennung von den erzeugenden Laserpulsen verwendet werden können. Die erzeugten UV/VUV-Laserpulse können in herkömmlichen Pump-Probe-Experimenten nicht verwendet werden, da sie eine sehr geringe Intensität haben und nur als maßgeschneiderte Felder mit räumlich-zeitlichen Kopplungen hinter dem Erzeugungsmedium existieren. Sie können jedoch in transienten Absorptionsexperimenten verwendet werden, wenn sich eine Probe direkt hinter dem Ort der Erzeugung befindet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
