Geformte Femtosekundenlaserpulse in der kohärenten elektronischen Anregung und der nichtlinearen Optik

Beschreibung

Femtosekundenlaser haben in den letzten beiden Jahrzehnten sehr erfolgreichen Einzug in die Wissenschaft gehabt. Dies manifestiert sich insbesondere an der Vergabe der Nobelpreise für Chemie 1999 an A. H. Zewail und für Physik 2005 anteilig an J. Hall und T. Hänsch für Forschungen, bei denen Femtosekundenlaser einen signifikanten Anteil hatten. Durch die Möglichkeit der Modulation von Femtosekundenlaserpulsen wurde ihr reichhaltiges Anwendungsspektrum weiter befruchtet, das Lasermaterialbearbeitung, -mikroskopie, die Femtochemie bzw. kohärente Kontrolle und nichtli-neare Optik umfasst. In dieser Dissertation werden neue Ergebnisse sowohl auf dem Gebiet der kohärenten Kontrolle als auch der nichtlinearen Optik vorgestellt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der experimentellen Erforschung des physikalischen Neulands der kohärenten Kontrolle elektronischer Anregungen im starken Feld mit geformten Femtosekundenlaserpulsen, jenseits des störungstheoretischen Regimes. Hierbei werden zunächst neue in dieser Dissertation gewonnene Erkenntnisse im Schwachfeldbereich behandelt. Hierauf aufbauend wurde als eines der fundamentalen Ergebnisse dieser Dissertation ein neuartiges Starkfeldkontrollszenario entwickelt - „Selective Population Of Dressed States“ (SPODS). Durch die Verwendung von star-ken Feldern in Form geformter Femtosekundenlaserpulse ist SPODS ein einzigartiger ultraschneller, abstimmbarer und selektiver, aber dennoch gut verständlicher, Starkfeldkontrollmechanismus. Auch auf dem Gebiet der nichtlinearen Optik trägt diese Dissertation mit neuen Erkenntnissen bei. Die Modulation von Femtosekundenlaserpulsen wurde dabei mit dem nichtlinearen optischen Effekt der Selbstphasenmodulation kombiniert. Mit Pulsformungstechniken aus dem Spektrum eines Femtosekundenlaserpulses entfernte Frequenzkomponenten wurden durch Selbstphasenmodulation regeneriert und konnten sogar ihre benachbarten Frequenzen in ihrer spektralen Intensität übertreffen, wie erstmals demonstriert wurde. Dieser neuartige Effekt wird ausführlich diskutiert und mit einem physikalischen Modell verständlich gemacht. Weiterhin werden mögliche Anwendungen im Rahmen der nichtlinearen Mikroskopie diskutiert.

Autor*in

Andreas Präkelt

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Femtosekundenlaser Femtosekundenlaserpuls SPODS Schwachfeldbereich Selbstphasenmodulation Starkfeldkontrolle nichtlineare Optik

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