Ein neues Werkzeug zur Steuerung der Erzeugung hoher Harmonischer

Femtosekundenpulse mit mehreren Wellenlängen und flexibler Abstimmbarkeit sowohl im zeitlichen als auch im spektralen Bereich sind aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen bei der Steuerung starker Feldionisation, der Elektronendynamik und der Erzeugung von Harmonischen höherer Ordnung weithin erwünscht. Insbesondere ultraschnelle Impulse, die durch mehrere Spektralbänder kohärent synthetisiert werden, gelten als geniales Instrument zur Nutzung oder Verbesserung der Erzeugung hoher Harmonischer (HHG).

Für die oben genannten Anwendungen in der Starkfeldphysik erfordern Laser im mittleren Infrarot (MIR) erhebliche Forschungsanstrengungen, da die Ponderomotorik quadratisch mit der Antriebswellenlänge skaliert. Daher besteht eine große Nachfrage nach mehrwellenlängenförmigen MIR-Pulsen. Allerdings mangelt es den bestehenden Methoden zur Erzeugung von Impulsen mit mehreren Wellenlängen an Freiheit bei der spektralen Abstimmung und sie erfordern hochentwickelte Geräte zur komplizierten Phasen- und Rauschkontrolle.

Kürzlich schlugen der Forscher Houkun Liang von der Fakultät für Elektronik und Informationstechnik der Sichuan-Universität und sein Team eine relativ einfache und kompakte Methode zur Erzeugung von MIR-Pulsen mit spektraler Formung bei zwei Wellenlängen und außergewöhnlicher Freiheit bei der Abstimmung sowohl der Laserwellenlänge als auch der relativen Spektralamplituden vor durch die Kombination eines Martinez-Kompressors und eines optischen parametrischen Verstärkers auf Basis eines LGS-Kristalls. Ihr Artikel wird in der Zeitschrift veröffentlicht Ultraschnelle Wissenschaft.

Die ausgegebenen MIR-Spektren weisen zwei einstellbare Mittelwerte auf:

Um die Nützlichkeit der demonstrierten Hochleistungs-MIR-Lichtquelle mit Funktionen zur Formung von Spektren mit zwei Wellenlängen zu testen, wird HHG durch abstimmbare MIR-Impulse mit zwei Wellenlängen in einer 3 mm dicken polykristallinen ZnSe-Platte angetrieben. Dank der Dual-Wellenlängen-Abstimmbarkeit weisen die erfassten HHG-Spektren Merkmale der spektralen Formung von HHG mit mehreren Gruppen von Harmonischen sowohl in der Spektralposition als auch in den relativen Stärken auf.

Ultrakurze MIR-Pulse mit herausragender Freiheit bei der Spektralformung mit mehreren Wellenlängen können fortgeschrittenere Anwendungen auslösen, wie z. B. die Verbesserung von HHG, die Erzeugung von THz-Wellen, die Erzeugung abstimmbarer Differenzfrequenzen innerhalb von Impulsen, die Attosekunden-Metrologie und die Steuerung der Elektronenlokalisierung bei der molekularen Dissoziation. Darüber hinaus könnte die demonstrierte HHG-Steuerungsmethode neue Möglichkeiten bei der Erforschung der Femtosekundensteuerung der Elektronendynamik und der Licht-Materie-Wechselwirkung in zusammengesetzten molekularen Systemen eröffnen.