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Erzeugung Hoher Harmonischer in Quantum Dot Plasmen

Fachliche Zuordnung Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung Förderung von 2017 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387127256
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem gemeinsamen RFBR-DFG Vorhaben untersuchten wir die Quasiphasenanpassung von Hohen Harmonischen (HHG) in lasererzeugten Plasmen. Dabei wurde ein räumlich strukturiertes Plasma auf zwei Arten erzeugt: einmal durch Beleuchtung des Targets durch eine Schlitzmaske mit festen Abständen, und dann mit einem speziell entwickelten, strukturierten Target, das die optimale Anpassung an die Anforderungen der Quasiphasenanpassung erlaubt. Hierfür ist es notwendig, die Kohärenzlänge einer spezifischen Harmonischen im aktiven Medium zu kennen. Für ein laserinduziertes Plasma kann das elegant durch eine kontinuierliche Verlängerung des aktiven Mediums geschehen. Man beobachtet dabei eine in etwa sin2-förmige Abhängigkeit der Intensität mit der Länge des Mediums. Aus dem Abstand zweier Maxima läßt sich die Kohärenzlänge bestimmen. Der Vakuumabstand zweier Plasmajets, notwendig um wieder auf eine Gesamtphase von modulo 2π zu kommen, kann aus der geometrischen Phase des fundamentalen Laserstrahls zur Erzeugung der Harmonischen berechnet werden. Die Kohärenzlänge verhält sich proportional zu 1/q, wobei q die Ordnung der Harmonischen ist. Für die 13. bis 25. Harmonische beläuft sie sich auf 0,52 bis 0,35 mm. Mit Einstellung der korrekten Dicke der Plasmajets und ihrer Abstände kann die Harmonische ausgewählt werden, für die Quasiphasenanpassung erreicht werden soll. Mit vier Jets haben wir eine Erhöhung um den Faktor 16 gegenüber dem Einzeljet erhalten, wie man es erwartet. In einem zweiten Satz von Experimenten haben wir verschiedene Sulfid Quantum Dots als aktive Medien im Plasma untersucht. Dazu wurde das Target mit Masken von bis zu zehn engen Schlitzen mit jeweils festen Abständen beleuchtet. Quasiphasenanpassung wurde daher bei hohen Ordnungen bis hin zur 43, beobachtet, was einer Photonenenergie von etwa hν = 65 eV entspricht. Plasmajets weisen eine scharfe Dichtegrenze auf - anders als Gasjets – und eignen sich daher gut für die Quasiphasenanpassung. Mit einer kalibrierten Photodiode haben wir zudem überprüft, dass die erzeugte Intensität der Harmonischen mit Quasiphasenanpassung höher ist als für ein Standardmedium mit optimaler Fokussierung des fundamentalen Laserstrahls. Wir haben ebenso begonnen, die Wirkung von Vektor- und Vortexstrahlprofilen auf die Erzeugung der hohen Harmonischen zu untersuchen, bisher mit Ar als aktives Medium. Auch hierbei kann man unter bestimmten Bedingungen eine (geringe) Erhöhung der Ausbeute erwarten, und dann erhält man natürlich auch strukturiertes Licht im XUV. Wir haben ebenso begonnen, dünne Festkörperfilme von Quantendots als Harmonischenquelle zu untersuchen, weil man ihre Dichte dabei besser kontrollieren kann als im Plasma. Für die dritte Harmonische haben wir beobachtet, dass man die Ausbeute der Harmonischen durch die Dicke des Films zwischen fast Null und intensiv kontrollieren kann.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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