Holographische Ultrakurzzeitspektroskopie an optisch angeregten, kleinen Polaronen in LiNbO3-Kristallen
Final Report Abstract
Das Projekt hat wesentlich zum Verständnis der elektrischen und nichtlinear optischen Eigenschaften von kleinen Polaronen in Lithiumniobat und weiteren polar oxidischen Kristallen beigetragen. Der Erkenntnisgewinn umfasst eine experimentell unterlegte, mikroskopische Modellvorstellung zum volumenphotovoltaischen Effekt einschließlich der Dynamik, die Bestimmung des optischen Anregungspfads kleiner Polaronen auf der sub-ps-Zeitskala unter Berücksichtigung der strukturellen Umgebung, (erstmals) den experimentellen Nachweis der Existenz von Lochpolaronen nach optischer Anregung und die Abschätzung der Relaxationszeit polaronischer Dichtemodulationen auf < 5 Femtosekunden. Aus methodischer Sicht wurden folgende Ergebnisse erarbeitet: Es konnte gezeigt werden, dass eine weiterführende Analyse der z-Scan Technik weiterführende Informationen über die Dynamik nicht-instantaner, nichtlinearer Absorptionsprozesse liefern kann. Es wurde die Möglichkeit des Aufzeichnens dynamischer Hologramme unter Verwendung nicht-degenerierter, ultrakurzer Laserpulse nachgewiesen. Es wurde eine Methode zur experimentellen Verifikation der Strukturverzerrung, die mit der Bildung von kleinen Polaronen einhergeht, etabliert, die zur Visualisierung polaronischer Prozesse einschließlich der Dynamik in weiteren polar oxidischen Kristallen verwendet werden kann. Aus anwendungsbezogener Sicht konnte: ein neuer Mechanismus zur Verstärkung ultrakurzer Laserpulse auf Basis transienter Energiekopplung, ein neuer Mechanismus zur Erzeugung von Laserpulsen auf Basis der Doppler- Verschiebung und laufenden Gittern und ein neues Verfahren zur Charakterisierung des linearen und nichtlinearen Chirps mittels dynamischer Holographie gezeigt werden.
Publications
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Holographic Spectroscopy: Wavelength-Dependent Analysis of Photosensitive Materials by Means of Holographic Techniques, MDPI Materials 6, 334-358 (2013)
Kay-Michael Voit, Mirco Imlau
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Interference and holography with femtosecond laser pulses of different colours, Nature Communications 6, 5866 (2015)
Serguey Odoulov, Alexandr Shumelyuk, Holger Badorreck, Stefan Nolte, Kay-Michael Voit, Mirco Imlau
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Optical nonlinearities of small polarons in lithium niobate, Applied Physics Reviews 2, 040606 (2015)
Mirco Imlau, Holger Badorreck, Christoph Merschjann
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Scanning nonlinear absorption in lithium niobate over the time regime of small polaron formation, Optical Materials Express 5, 2729 (2015)
Holger Badorreck, Stefan Nolte, Felix Freytag, Pia Bäune, Volker Dieckmann, M. Imlau
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Atomic insight to lattice distortions caused by carrier self-trapping in oxide materials, Scientific Reports 6, 36929 (2016)
Felix Freytag, Gábor Corradi, Mirco Imlau
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Doppler-shifted Raman-Nath diffraction from gratings recorded in LiNbO3 with ultrashort laser pulses of different color, Optical Materials Express 6, 517 (2016)
Holger Badorreck, Alexandr Shumelyuk, Stefan Nolte, Mirco Imlau, Serguey Odoulov
