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Projekt
Photoelektronentomographie von Elektronenwirbeln aus maßgeschneiderten CEP-stabilen und mehrfarbigen optischen Feldern
Antragsteller
Professor Dr. Matthias Wollenhaupt
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2018 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410989756
Im Mittelpunkt der zweiten Förderperiode von QUTIF steht die Manipulation kohärenter lichtinduzierter Elektronendynamik mit CEP-stabilen polarisationsgeformten Femtosekunden-Laserpulsen.In der ersten Förderperiode von QUTIF haben wir einen Polarisations-Pulsformer für Superkontinua zur Erzeugung von maßgeschneiderten CEP-stabilen Laserpulsen und bichromatischen Feldern mit variablen Frequenzverhältnissen implementiert [Opt. Express 25 (2017) 12518]. Unter Verwendung von gegenläufig zirkular polarisierten Pulssequenzen und tomographischem Nachweis der Photoelektronen, gelang uns der erste experimentelle Nachweis von freien Elektronenwirbeln aus der Multiphotonen-Ionisation von Atomen [Phys. Rev. Lett. 118 (2017) 053003]. Diese Elektronenwirbel haben in jüngster Zeit, sowohl von experimenteller als auch von theoretischer Seite, viel Aufmerksamkeit erregt.In der zweiten Förderperiode von QUTIF wollen wir unsere Voruntersuchungen dahingehend erweitern, dass wir neuartige physikalisch motivierte Szenarien zur Kontrolle der Multiphotonen-Ionisation mit polarisationsgeformten CEP-stabilen Femtosekunden-Laserfeldern an Modellsystemen untersuchen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Manipulation von Ionisationspfaden mit unterschiedlicher Anzahl (M vs. N) von Photonen unter Verwendung phasenstabiler bichromatischer Laserpulse mit variablen Frequenzverhältnissen. Der erste Schwerpunkt unserer Untersuchungen ist die kohärente Kontrolle von den oben genannten Elektronenwirbeln. Wir werden unter anderem CEP-sensitive bichromatische Elektronenwirbel mit einer ungeraden Anzahl von Armen durch Interferenz von Ionenzuständen mit entgegengesetzter Parität erzeugen, die Dynamik von gebundenen Rydberg-Wellenpaketen abbilden und den Zeitpunkt der Ionisation durch Frequenzmischungsbeiträge mit Hilfe der spektralen Interferenz im Kontinuum messen. Zunächst werden wir störungstheoretische Szenarien an Ein- und Mehrelektronen-Systemen erproben und danach deren Gültigkeit im nicht-störungstheoretischen Bereich bis zur Tunnelionisation untersuchen. Durch Messung dreidimensionaler Photoelektronenimpulsverteilungen mittels Photoelektronen-Tomographie werden detaillierte Informationen über die kontrollierte Quantendynamik gewonnen. Wir beabsichtigen, unsere Versuchsanordnung durch zwei technische Verbesserungen zu verfeinern: (1) um der räumlichen Mittelung über Gebiete unterschiedlicher CEP infolge der Gouy-Phase entgegenzuwirken, wollen wir einen Atom- / Molekularstrahl in unser Photoelektronenspektrometer einbauen, und (2) einen neuartigen Pulsformer, den TWIN Shaper, entwickeln und einsetzen. Im Experiment kombinieren wir den TWIN-Shapers zum hochpräzisen Maßschneidern des elektrischen Feldes mit dem hochdifferenziellen tomographischen Nachweis der Photoelektronen, um ein bisher unerreichtes Maß an Kontrolle der kohärenten Elektronendynamik in Atomen und Molekülen zu erreichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Großgeräte
TWIN Polarization Shaper
Gerätegruppe
5770 Lichtmodulatoren, Elektrooptik, Magnetooptik
