Femtosekunden-kHz-Laser/Verstärkersystem mit optisch parametrischem Verstärker

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437059640

Die Forschung der Arbeitsgruppe „Ultrakurzzeitspektroskopie und Biophysik“ liegt im Gebiet schneller und ultraschneller molekularer Dynamik in kondensierter Phase. Insbesondere interessieren uns reaktive und nicht-reaktive photoinduzierte Prozesse in biologisch relevanten Molekülen und entsprechenden Modellsystemen, sowie in Metall-Ligand-Komplexen. Die Verständnis der auf pico- und sub-picosekunden-Zeitskala ablaufenden miteinander konkurrierenden Deaktivierungsprozesse eines Matrix-gebundenen Chromophors nach elektronischer Anregung auf molekularer Ebene ist die Grundlage für die Nutzung der darauf beruhenden Reaktions- und Prozessmechanismen für Anwendungen z. B. im biologisch-medizinischen (Fluoreszenzmarker, Optogenetik) und in technischen Bereichen (Katalyse, Lumineszenz, Magnetismus).Um die lichtinduzierten Primärprozesse mit hoher Zeitauflösung bis in den Femtosekunden-Zeitbereich hinein untersuchen zu können, werden ultraschnelle Methoden der „pump/probe“ Laserspektroskopie angewendet und weiterentwickelt. Dazu zählen die zeitaufgelöste Absorptionsspektroskopie im sichtbaren und angrenzenden Spektralbereichen zur Erfassung der elektronischen Dynamik, die zeitaufgelöste Absorptionsspektroskopie im mittleren Infrarot zur Erfassung ultraschneller Schwingungs- bzw. Strukturdynamik und die zeitaufgelöste Reflektivitätsspektroskopie im sichtbaren Spektralbereich zur Beschreibung elektronischer Dynamik in Festkörper-Proben. Als komplementäre Methode ist die genannte Infrarot-Spektroskopie unverzichtbar. Deshalb ist der Gegenstand dieses Antrages die Beschaffung eines Femtosekunden-Kilohertz-Laser/Verstärkersystem mit optisch parametrischem Verstärker als Ersatz für ein altes Gerät. Der zeitliche Gesamtaufwand zum Erzielen von verwertbaren Messergebnissen ist inzwischen auf das ca. 2-5-fache gestiegen und ist absolut nicht mehr vertretbar. Das Gerät entspricht in keiner Weise mehr dem aktuellen apparatetechnischen Standard, mit dem international kompetitive wissenschaftliche Ergebnisse erzielt werden könnten. Dies führt unter anderem auch dazu, dass unsere Infrarot-spektroskopischen Messungen im Rahmen von DFG Sonderforschungsbereich, DFG Sachbeihilfe und Forschungsschwerpunkt des Landes Rheinland-Pfalz zurzeit nicht mehr mit der gewünschten und erforderlichen Intensität durchgeführt werden können. Für die laufenden und geplanten wissenschaftlichen Vorhaben der Arbeitsgruppe sind spektral breit durchstimmbare Anregungspulse (Ultraviolett – nahes Infrarot) notwendig, mit insbesondere im Ultraviolett-Bereich hinreichend großer Puls-Energie. Deshalb wird zum Femtosekunden-Kilohertz-Laser/Verstärkersystem ein optisch parametrischer Verstärker beantragt, der durch das Verstärkersystem gepumpt wird und nur durch dieses verwendbar ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Femtosekunden-kHz-Laser/Verstärkersystem mit optisch parametrischem Verstärker
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
• Leiter: Professor Dr. Rolf Diller