Optical pulses in the one to two cycle regime: Generation, characterization and applications

• Applicant: Professor Dr. Martin Wegener
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5335598

Im Rahmen dieses Projektes soll die Dynamik von Elektronen in Halbleitern mit optischen Impulsen im Bereich der Dauer von ein bis zwei optischen Zyklen (ein Zyklus entspricht 2,7 fs bei 800 nm Zentralwellenlänge) untersucht werden. Derartige Impulse stehen durch die enge Kooperation mit den Gruppen der Herren Kärtner/Morgner (Karlsruhe) und Tschudi/Scheuer (Darmstadt) bereits zur Verfügung. Für dieses zeitliche Regime sind erst kürzlich spezifische neuartige Effekte theoretisch vorhergesagt worden: z.B. das so genannte "Carrier-Wave Rabi-Flopping" das Versagen des so genannten Area-Theorems und die Erzeugung von optischen sub-Zyklus-Impulsen. Zwei dieser grundlegenden Phänomene der Nichtlinearen Optik konnten wir in den Vorarbeiten mit 5 fs Impulsen kürzlich erstmals nachweisen. Sie sind weder an Atomen oder an Molekülen noch an anderen Festkörpern bislang beobachtet worden. Diese Ergebnisse sollen systematisiert und mit numerischen Simulationen verglichen werden, um so Aussagen über die zeitliche Antwort der Kristallelektronen des Festkörpers auf der Zeitskala einer Femtosekunde gewinnen zu können - ein bislang völlig unerforschtes Gebiet. In enger Zusammenarbeit mit dem Projekt der Herren Kärtner/Morgner soll weiterhin untersucht werden, ob kohärente Effekte dieser Art in sättigbaren Halbleiter-Absorbern in Laser-Resonatoren zu besserem Startverhalten des Modenkoppelns und/oder zu stabileren und/oder kürzeren optischen Impulsen im Bereich von ein bis zwei optischen Zyklen genutzt werden können.

• DFG Programme: Research Grants