Entwicklung einer gepulsten sub-10fs Röntgenquelle in einem Energiebereich bis zu 100-200eV mit einer Repetitionsrate im MHz-Bereich

• Applicant: Dr. Enikoe Seres
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 103462340

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Die Motivation für dieses Projekt war die Ermöglichung von zeitaufgelöster Fotoelektronspektroskopie mit einer fs XUV-Quelle bei hohen Wiederholraten von einigen MHz um die Messzeit zu reduzieren und ein hohes Signal/Rausch Verhältnis zu erzielen. Im Rahmen dieses Projekt wurde eine intra-cavity XUV-Quelle (bis zu 30-40eV) in einem Ti:saphir Oszillator mit einer Wiederholrate von 10MHz, einer intra-cavity Leistung von 10W, und Pulsdauer von <20fs verwirklicht. In einer sechsstufigen Entwicklungsphase wurden Resonatoren vom Anfangspunkt eines konventionellen 80MHz-Oszillators bis zu einem 10MHz-Oszillator mit einem zweitem intracavity-Fokus entworfen und getestet. Die Basiskonzeption wurde während der Projektarbeiten mehrmals modifiziert. Auf die Anwendung eines Herriot-Type-Teleskops wurde wegen seiner zahlreichen Nachteile verzichtet. Die Anwendung eines zusätzlichen sättigbaren Absorbers hätte ebenfalls zu vielen Nachteilen geführt. Eine stabiler Betreib bei einer Wiederholrate von 10MHz konnte aber durch Verwendung einer harten Blende erzielt werden. Eine Vakuumkammer zur HHG wurde realisiert und in den Resonator eingebaut. Nach einigen Problemen konnte ein stabiler modengekoppelter Betrieb erzielt werden. In Zukunft soll die Stabilität des Oszillators durch konstruktive Maßnahmen weiter erhöht werden sowie die Pulsleistung und somit die erreichbare XUV-Photonenenergie weiter erhöht werden. Damit ist eine verlässliche, einfache und leistungsstarke XUV-Quelle für viele Anwendungen in Physik, Chemie, Biologie oder in der Materialforschung in Reichweite realisierbar.

Publications

• „Development of an intra cavity EUV Source based on a highpower Ti:sapphire oscillator Proc. SPIE, Vol. 7721 77210I (2010)
  Seres, E., Spielmann, Ch.
  
• „High-power femtosecond oscillator generates extreme-UV Source“ SPIE Newsroom (2010)
  Seres, E., Spielmann, Ch.
  
• „Laser driven amplification of soft-x-rays by parametric stimulated emission in neutral gases“, Nature Phys. 6, 455-461 (2010)
  Seres, J., Seres, E., Hochhaus, D., et al.
  
• “High-power Ti:sapphire oscillator for a MHz EUV Source” CLEO/EQEC Europe” CF.P.18 (589) München, Germany , 22.05.2011-26.05.2011 (2011)
  Seres, E., Spielmann Ch.