Hochfeld-Multi-Terahertzquelle

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 581331689

Das beantragte Lasersystem soll hochintensive phasenstarre Lichtimpulse im mittleren Infrarot (Zentralfrequenz: 25 – 60 THz; Impulsenergie: > 5 µJ) mit einer Zeitdauer von wenigen Oszillationszyklen des Trägerfeldes sowie dazu perfekt synchronisierte nahinfrarote Abtastimpulse (Zeitdauer: <= 10 fs) erzeugen. Zudem soll das Lasersystem genutzt werden, um Einzelzyklenimpulse im THz-Spektralbereich durch optische Gleichrichtung mit verkippten Impulsfronten zu erzeugen. Die MIR-Feldtransienten werden eingesetzt, um Starkfelddynamik wie die Erzeugung hoher Harmonischer (HHG) oder Seitenbänder hoher Ordnung (HSG) in Festkörpern zu treiben. Die spektrale und zeitliche Struktur der emittierten elektromagnetischen Strahlung vermitteln ein direktes Bild von der Subzyklendynamik kohärent beschleunigter Ladungsträger in modernen Quantenmaterialien – wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung künftiger Elektronik bei optischen Taktraten. Insbesondere stehen Starkfeld-Phänomene in chiralen Weyl-Halbmetallen im Fokus, deren nichttriviale Topologie und Berry-Phase sich im Polarisationszustand der emittierten hohen Harmonischen niederschlagen sollten. Auch Vielteilchenkorrelationen, die Phasenübergänge in Ladungsdichtewellen oder exzitonische Isolatorzustände treiben, manifestieren sich in der Subzyklendynamik beschleunigter Ladungsträger. Attosekunden-Chronoskopie von Rekollisionstrajektorien Lichtwellen-getriebener Elektron-Lochpaare könnte daher entscheidende Einblicke in die zugrunde liegenden Vielteilchen-Quantenkorrelationen vermitteln. Der niederfrequente THz-Spektralbereich ist optimal geeignet, um Magnonen resonant in ein stark nichtlineares Regime zu treiben. Feldaufgelöste zweidimensionale Spektroskopie soll die Kopplung magnetischer Dynamik an andere niederfrequente Elementaranregungen aufdecken, um neue Möglichkeiten zu eröffnen, mit denen Spinordnung ultraschnell und minimaldissipativ geschaltet werden könnte. Das beantragte Lasersystem bildet damit die Grundlage für eine Reihe erfolgreicher Drittmittel-Verbundprojekte, die vom Sonderforschungsbereich 1277 und dem Graduiertenkolleg 2905 über den Exzellenzcluster 3112 bis hin zum ERC Synergy Grant-Projekt „Orbital Cinema“ reichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochfeld-Multi-Terahertzquelle
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Leiter: Professor Dr. Rupert Huber