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Erzeugung von kohärentem extrem ultraviolettem Licht bei hohen Repetitionsraten

Erzeugung hoher Harmonischer

Beim Fokussieren intensiver Pulse eines Ultrakurzpulslasers auf ein Target (typischerweise ein Edelgas) entstehen Harmonische der Grundfrequenz des Laserlichts. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften (kurze Wellenlänge und Pulsdauer sowie hohe Kohärenz) findet die so erzeugte Strahlung bereits vielfältige Anwendungen in Physik, Chemie und Biologie.

In viele Bereichen werden dabei hochrepetierende Quellen für diese extrem ultraviolette (XUV) Strahlung benötigt, um die für ein Experiment benötigte Messzeit zu reduzieren und eine hohe Dynamik mit gutem Signal-Rauschverhältnis zu erzielen und Raumladungseffekte zu minimieren (z. B. für zeitaufgelöste Photo­emissions-Elektronenspektroskopie auf Oberflächen). Auch andere Anwendungen wie das Seeden von Freie-Elektronen-Lasern stellen hohe Ansprüche an die Laserquellen zur XUV-Erzeugung.

Durch Verbesserungen und Optimierung der verwendeten Laser so­wie des XUV-Erzeugungsprozesses erzielen wir bisher unerreichte Re­petitionsraten und Durchschnittsleistungen der emittierten XUV-Strahlung.

Dynamik im Attosekundenbereich

Der Prozess der Erzeugung hoher Harmonischer ist aufgrund seiner großen Frequenzbandbreite inhärent mit Attosekundenpulsen ver­bunden (1 as = 10-18 s), die ein einzigartiges Werkzeug zur Analyse elektronischer Prozesse in Atomen und Molekülen darstellen.

Unsere Arbeit auf diesem Gebiet beinhaltet die Erzeugung hoher Harmonischer mittels Few-Cycle-Pulsen aus kompakten Hochleistungslasern sowie die vollständige spektrale und zeitliche Charakterisierung und Optimierung der erzeugten Strahlung.  Die sorgfältige Analyse der emittierten Attosekundenpulse gibt Auf­schluss über die elektronische, atomare oder molekulare Struktur und Dynamik des erzeugenden Mediums. Derartige Untersuchungen ermöglichen ein genaues Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen Prozesse und die Optimierung der Atto­sekunden­pulserzeugung. So ist es uns kürzlich gelungen, zuverlässig spektrale Kontinua im XUV-Bereich bei extrem hohen Repetitionsraten zu erzeugen.

Die Forschung, welche zu diesen Ergebnissen führte, wurde teilweise durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter Vertrag 13N12082, durch den European Research Council unter dem European Union’s Seventh Framework Programm (FP7/2007-2013)/ERC grant agreement no. [240460] “PECS”, und durch das Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie (TMWAT, Project no. 2011 FGR 0103) gefördert.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Jens Limpert
Tel: +49 3641 947-811
jens.limpert@uni-jena.de

Dr. Jan Rothhardt
Tel: +49 3641 947-818

Prinzipskizze der HHG-Erzeugung.
Prinzipskizze der HHG-Erzeugung.