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000256743 150__ $$aZwei-Farben Lasersystem für ultraschnelle Bildgebung und Spektroskopie (LAPIS)$$y2026 -
000256743 371__ $$aProfessor Dr. Andrea Trabattoni
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000256743 5101_ $$0I:(DE-588b)2007744-0$$aDeutsche Forschungsgemeinschaft$$bDFG
000256743 680__ $$aWir beantragen ein Anrege-Abfrage-Zwei-Farben-Lasersystem zur Erweiterung der experimentellen Möglichkeiten in der ultraschnellen Photoelektronen- und Photonen-Bildgebung. Der vorgeschlagene Aufbau kombiniert ultrakurze (wenige Femtosekunden) Laserimpulse im ultravioletten (UV), vakuum-ultravioletten (VUV) und extrem-ultravioletten (XUV) Bereich mit synchronisierten infraroten (IR) Pulsen. Das zentrale Konzept besteht darin, eine Licht-Materie-Wechselwirkung mit den UV–XUV-Pulsen anzuregen und diese anschließend mit einem ultrakurzen IR-Feld gezielt zu modulieren oder zu stören. Das Zweifarben-Anrege-Abfrage-Schema bietet mehrere Vorteile: i) Verstärkte nichtlineare optische Effekte im Probensystem, z. B. erhöhte Effizienz zur Erzeugung Höherer-Harmonischen; ii) Zugang zu neuen Regimen der Photoelektronen-Bildgebung, einschließlich zweifarbiger laserinduzierter Elektronenbeugung; iii) Fortschrittliche Materialcharakterisierung mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung über einen breiten Spektralbereich, z. B. Untersuchung der Degradation von Optiken unter UV-Bestrahlung im Femtosekundenbereich; iv) Erforschung neuartiger metaoptischer Elemente wie XUV-Metalinsen und Wellenplatten. Konkret basiert das System auf einem Ytterbium-(Yb)-Laser mit einstellbarer Repetitionsrate und Pulsenergie, der ein interferometrisches Pump-Probe-Setup speist. Ein Interferometerarm umfasst einen zweistufigen Kompressor und zwei Module zur Erzeugung von Höheren-Harmonischen oder UV-Pulsen in Gas. Der zweite Arm enthält einen optischen parametrischen Verstärker (OPA) zur Erzeugung von IR-Pulsen bis 4 μm Wellenlänge sowie eine Multipass-Kompressorzelle zur Impulskompression. Die Bildgebung und Spektroskopie erfolgen an einem speziell entwickelten Interaktionspunkt, an dem die VUV/XUV- und IR-Pulse rekombiniert und synchronisiert werden. Dort erfassen dedizierte Instrumente die Messgrößen, u. a.: ein VUV/XUV-Spektrometer, eine XUV-CCD-Kamera und ein Velocity-Map-Imaging-(VMI)-Spektrometer. Ein Großteil des Aufbaus befindet sich in Vakuumkammern – notwendig für die Führung und Nutzung von VUV/XUV-Strahlung. Das System ist primär für Experimente in folgenden vier Forschungsfeldern vorgesehen: Neue Methoden zur Erzeugung von VUV- und XUV-Licht. Beispiel: Zwei-Farben-getriebene Hochharmonische Erzeugung in neuen Regimen. Ultraschnelle Bildgebung und Spektroskopie in Molekülen und kondensierter Materie. Beispiele: Zwei-Farben-Elektronenbeugung; Zwei-Farben-Hochharmonische Erzeugung; Erzeugung von sekundärem Röntgenlicht für kohärente/inkohärente Beugungsbildgebung. VUV/XUV-Metaoptik. Beispiele: Beugungsbegrenzte Bildgebung bei XUV-Photonenenergien; Polarisationskontrolle von XUV-Licht für die Spektroskopie chiraler Moleküle oder Spindynamik in Materialien. Materialcharakterisierung. Beispiele: Untersuchung der Alterung von XUV-Optiken; Vollspektrale Charakterisierung fluoridbasierter UV-Beschichtungen; Analyse von Diamantmembranen mit niedriger Rauheit.
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