Phasenmodulierte Erzeugung hoher Harmonischer

• Antragsteller: Professor Dr. Giuseppe Sansone; Professor Dr. Frank Stienkemeier
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427979815

XUV-Lichtquellen, die auf der Erzeugung höherer Harmonischer von intensiven Femtosekunden-Laserpulsen (High Harmonic Generation, HHG) basieren, sind zu profitablen Werkzeugen für Attosekundenexperimente sowie für neue Richtungen in der Atom- und Molekülphysik geworden. Obwohl durch HHG entsprechende Pulse im XUV Wellenlängenbereich für Experimente leicht zu erzeugen sind, bleiben Möglichkeiten zur Pulsmanipulation wie die Erzeugung von Pulspaaren, das Umsetzten von Verzögerungseinheiten für Pump-Probe-Experimente oder die spezifische Phasenkontrolle von Pulspaaren im XUV schwierig. Dies ist ein Grund dafür, warum anspruchsvolle spektroskopische Techniken wie kohärente (mehrdimensionale) Spektroskopie bei XUV-Wellenlängen bisher nicht durchgeführt wurden. Darüber hinaus sind Experimente an Proben in der Gasphase, die reichhaltige Optionen durch den Nachweis einzelner Elektronen bzw. Ionen nutzen können, wegen des niedrigen XUV-Photonenflusses von HHG-Quellen eine große Herausforderung. In diesem Projekt werden wir neue Wege beschreiten, um XUV-Pulspaare für die kohärente XUV-Spektroskopie auf der Grundlage einer Phasenmodulationsmethode und der höheren-harmonischen-Lock-in-Detektion zu erzeugen. Bei diesem Ansatz wird nur das Infrarot-Laserfeld zur HHG-Erzeugung kontrolliert, ohne jegliche direkte Manipulation von Phasen bzw. Pulsverzögerungen im XUV. Das Projekt zielt darauf ab, die technische Durchführbarkeit zu demonstrieren, die Grenzen der Anwendung aufzuzeigen und erste Experimente durchzuführen, die die Eigenschaften von XUV-Phasenkontrolle charakterisieren. Es werden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um die Anwendbarkeit in verschiedenen Richtungen und unter Verwendung komplementärer Detektionstechniken zu demonstrieren. Zum einen wird XUV-Wellenpaketinterferometrie an Atom- und Molekularstrahlen sowie an gasförmigen Proben durchgeführt, um kohärente Dynamik angeregter Zustände zu vermessen. Wir werden sowohl Photoelektronenspektroskopie als auch transiente Absorption als die am häufigsten verwendeten Detektionstechniken in zeitaufgelösten XUV-Experimenten verwenden. Andererseits wird die Phasenmodulationstechnik als neuer Ansatz zur Verbesserung der Empfindlichkeit und Selektivität in Experimenten zur Rekonstruktion von Attosekundenpulsen durch Zwei-Photonen-Übergänge (Reconstruction of Attosecond Beating by Interference of Two-photon Transitions, RABBITT) verwendet, wodurch insbesondere Experimente mit Seitenbändern höherer Ordnung eröffnet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen