Hochrepetierendes Ultrakurzpuls-Lasersystem mit variabler Photoenergie

• Subject Area: Condensed Matter Physics
• Term: Funded in 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 389574072

Das beantragte Lasersystem dient als gepulste Lichtquelle für die zeit-, winkel- und spin-auflösende Photoemissionsspektroskopie (PES) an Festkörperoberflächen. Das Gerät soll in Kombination mit zwei UHV-Systemen eingesetzt werden, die mit einem winkelauflösenden Flugzeitspektrometer und einem spinauflösenden Impulsmikroskop ausgestattet sind. In der PES limitieren Raumladungseffekte die Zählraten, daher sind hohe Repetitionsraten (R) bei moderater Pulsenergie (EP) optimal. Der ausgewählte Faserlaser ist ein sehr stabiles turn-key System mit 35 W Ausgangsleistung. Er soll drei unterschiedlichen optischen Aufbauten als Pumplaser dienen. Dazu müssen EP vs. R an das jeweilige Messverfahren angepasst werden: (i) PES mit 30-fs Zeitauflösung und R = 1 MHz zur Untersuchung spinabhängiger Elektronendynamik; voneinander unabhängig abstimmbare Anrege- und Abfragepulse werden in einem optisch-parametrischen Verstärker erzeugt. Der beantragte NOPA-dual deckt den Photonenenergiebereich zwischen hν = 1.2 - 6.2 eV lückenlos ab. (ii) 6.2-eV Pulse sollen für Bandstrukturmessungen nahe dem Ferminiveau genutzt werden. Zur intensiven Anregung (≥ 5 μJ) dient die Fundamentale des Lasers, die in einer Gaskapillare auf ca. 35 fs komprimiert wird. (iii) Für R = 100 kHz werden 200 μJ Pulsenergie erreicht. Nach Kompression und Frequenzverdopplung sollen höhere Harmonische im vakuumultraviolett Spektralbereich für die PES erzeugt werden. Das ausgewählte Lasersystem ist derzeit das einzige Gerät, das alle Anforderungen für die Experimente (i) bis (iii) erfüllen kann.

• DFG Programme: Major Research Instrumentation
• Major Instrumentation: Hochrepetierendes Ultrakurzpuls-Lasersystem mit variabler Photoenergie
• Instrumentation Group: 5700 Festkörper-Laser
• Applicant Institution: Freie Universität Berlin
• Leader: Professor Dr. Martin Weinelt