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Projekt
Elektronenemission in starken zirkularpolarisierten zweifarben Laserfeldern mit entgegengesetztem Drehsinn
Antragsteller
Professor Dr. Reinhard Dörner
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2015 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281272854
Mit heutigen Femtosekundenlasern erreicht man routinemäßig Intensitäten im Bereich von 1014 W/cm2. Atome und Moleküle werden von solchen Feldern sehr effizient ionisiert. An den Feldmaxima bei jeder Schwingung des Feldes wird ein nur wenige hundert Attosekunden langes Elektronenwellenpacket freigesetzt, das dann von dem starken Feld getrieben wird. Daher kann man durch die Formung des Feldverlaufes innerhalb eines Lichtzykluses Elektronen steuern, was das Zentrum des Forschungsschwerpunktes 1840 darstellt. In diesem Projekt werden wir eine extrem flexible und dennoch einfach zu kontrollierende Form des Feldes für solche Experimente nutzen. Wir überlagern Pulse von 400nm und 800nm Wellenlänge, die beide elliptisch polarisiert sind aber einen entgegengesetzten Umlaufsinn des elektrischen Feldes haben. Im einfachsten Fall ergibt dies eine Feldform, die einem dreiblättrigen Kleeblatt ähnelt. Indem man jedoch das Verhältnis der Intensitäten der beiden Farben, die Elliptizität und die relative Phase zwischen den Farben ändert, kann man auf einfache und kontrollierte Weise eine immense Vielfalt von Feldformen generieren. Mit diesen maßgeschneiderten Feldern werden wir Atome und einfache Moleküle ionisieren. Die Elektronen weisen dann eine komplexe dreidimensionale Impulsverteilung auf, die wir mittels der COTLRIMS Methode abbilden werden. Für jedes einzelne Elektron werden in Koinzidenz den Landungszustand des Ions, bzw. für Moleküle die kinetische Energie und die Richtung der Fragmentionen detektieren. Dadurch kennen wir für jedes einzelne Ereignis die Ausrichtung des Moleküls im Raum.Durch die Vielfalt der Feldformen können wir viele, auch bisher unzugängliche Effekte untersuchen. Wir werden beginnen mit der Untersuchung des Wechselspiels von Coulomb Potenzial und Laserfeld für die Elektronendynamik der nicht zurückgestreuten Elektronen. Durch Veränderung der Felder können wir verschiedene Teilwellenpakete zum Überlapp im Impulsraum bringen und durch deren Interferenz ihre Phase untersuchen. In diese Phase geht auch die Phase des gebundenen Elektronenorbitals ein, was insbesondere für raumfeste Moleküle interessant ist. Des Weiteren können wir mit den Feldern den Rückstreumechanismus ein- und ausschalten und die rückgestreuten Elektronen in ihrer Energieverteilung und ihrem Winkel steuern. Simulationen zeigen, dass sich fast monoenergetische Elektronenstrahlen realisieren lassen. Besonders hilfreich ist, dass durch Manipulation der Feldform die rückgestreuten Elektronen von den direkten Elektronen im Impulsraum weitgehend getrennt werden können. Damit wollen wir den Rückstreuprozess auch für niederenergetische Elektronen untersuchen, die bei linear polarisiertem Licht unter den direkten Elektronen verschüttet sind. Diese sind insbesondere für Shape Resonanzen in Molekülen interessant, die wir untersuchen wollen. Diese Kontrolle über die rückgestreuten Elektronen wollen wir auch für Anregungsprozesse und Mehrfachionisation nutzen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
