Ultrakurze Lichtpulse

START-Projekt Y 44Ultrakurze LichtpulseFerenc KRAUSZ28.06.1996 Dieses Projekt verfolgt die Forschung und Entwicklung von Kurzpulslaserquellen mit vorher unerreichten Parametern, sowie deren Einsatz im Bereich der nichtlinearen Optik und zeitaufgelöster Spektroskopie. Im Vordergrund steht die Erzeugung, Charakterisierung und Anwendungen von Kürzestpulsen, in denen das elektrische und magnetische Feld nur einige wenige Schwingungen ausführen. Die zeitliche Evolution der Felder in derart kurzen "Lichwellenpacketen" hängt empfindlich von der "absoluten" Lichtphase ab, die bis dato mit keiner Meßtechnik erfasst werden konnte. Zugang zu diesem bisher nicht messbarem Parameter und dessen Kontrolle in Kurzpuls-Laseroszillatoren (Pulsdauer < 10 fs, 1 fs = 10-15 s) ist eine der zentralen Ziele dieses Projekts. Parallel zu diesen Anstrengungen wird intensiv an der (multi)millionenfachen Nachverstärkung von Sub-10fs-Pulse gearbeitet, wobei die größte Herausforderung in der Bekämpfung der spektralen Verschmälerung der verstärkten Lichtpulse besteht. Ziel dieser Anstrengungen ist die Erzeugung von Sub-10fs-Pulsen mit Spitzenleistungen im Terawatt-Bereich. Wenn diese Forschungs-aktivitäten von Erfolg gekrönt werden, sollten eines Tages hochintensive phasen-kontrollierte Lichtpulse verfügbar werden, die den Weg zur präzisen Kontrolle atomarer Prozesse sowie relativistischer Plasmadynamik auf der Zeitskala der Licht-Oszillationsperiode eröffnen können. Durch wenige Oszillationszyklen angetriebene Atome können beispielsweise Harmonische Strahlung sehr hoher Ordnung mit vergleichsweise hoher Effizienz in Form eines einzigen Attosekundenpulses abstrahlen. Bei höheren (relativistischen) Intensitäten bieten diese Pulse die Chance, extrem kurze Elektronenpulse im Bereich von mehreren hundert keV bis mehrere MeV zu generieren. Diese hochenergetische, bzw. kurzwellige Elektronen- und elektromagnetische Pulse werden die Implementierung völlig neuer spektroskopischer Meßtechniken erlauben. Man wird erstmals mittels Elektronen- oder Röntgenbeugung die Bewegung von Atomkernen in chemischen Reaktionen mit einer Zeitauflösung von wenigen Femtosekunden beobachten können. Die noch schnellere Dynamik von Innerschal-Relaxationsprozessen sowie (stark) gebundenen Elektronen könnten sogar auf der Attosekundenzeitskala verfolgt werden. Diese faszinierenden Perspektiven stellen die wichtigste treibende Kraft für unsere Forschungsaktivitäten dar.