Steuerung der quantenmechanischen Phase in intensiven phasenmodulierten femtosekunden Laserpulsen
Final Report Abstract
Ziel dieses Projektes war es, die physikalischen Mechanismen der Steuerung von Quantensystemen mittels intensiver phasenmodulierter Laserpulse systematisch an atomaren Modellsystemen zu untersuchen und ein quantitatives Verständnis der Quantenkontrolle an diesen Systemen jenseits der Störungsrechnung zu erlangen. In dem Projekt wurde der physikalischen Starkfeld Mechanismus der selektiven Besetzung bekleideter Zustände (Selective Population of Dressed States, kurz SPODS) experimentell beobachtet und theoretisch beschrieben. Der Mechanismus beruht darauf, dass die Wechselwirkung eines intensiven Felds mit einem Quantensystem zur Verschiebung der Energieniveaus des Systems führt. Die Eigenzustände des Systems im Lichtfeld werden „dressed states“, d. h. bekleidete Zustände genannt. SPODS vereinigt bisher bekannte Starkfeldkontrollstrategien in dem übergeordneten physikalischen Bild der bekleideten Zustände und ermöglicht ultraschnelle, selektive und hocheffiziente Kontrolle. Ein anschauliches physikalisches Bild der Kontrolle beruht darauf, dass die zeitliche Phase des Laserfeldes während der Wechselwirkung mit sub-cycle Präzision auf die Dynamik des atomaren Dipols angepasst wird, so dass das elektrische Feld des Laserpulses und das induzierte atomare Dipolmoment zu jedem Zeitpunkt antiparallel (bzw. parallel) stehen. Dadurch wird die Gesamtenergie des Systems (Licht und Materie) während der Wechselwirkung mit dem maßgeschneiderten Lichtfeld gezielt erhöht (bzw. vermindert). Die SPODS Methode wurde auf Mehrzustandssysteme verallgemeinert und theoretisch mit Hilfe von Wellenpaketsimulationen für zweiatomige Moleküle beschrieben. Erste Vorexperimente deuten darauf hin, dass es gelingen kann, die Dynamik kleiner Moleküle mit der SPODS Methode zu kontrollieren. Als Reaktion auf unsere Publikation „Robust Photon Locking“ in Physical Review Letters sind folgende Berichte in Publikumsmedien erschienen: „Wenn Elektronen tanzen“ Physiker an der Universität Kassel verändern Materie mit ultraschnellen Lichtimpulsen. HNA, 16. März 2009 „Maßgeschneidertes Laserlicht bekleidet Atome ultra-schnell“. Laser Magazin 1/2009
Publications
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