Intensive Infrarot-Pulse aus einem Wellenzug

Projektleiter: Dr. Laszlo Veisz
Projekt-Koordinator der King Saud Universität: Prof. Dr. Abdallah Azzeer

In diesem Projekt sollen mit Hilfe der stimulierten Ramanstreuung in molekularen Gasen, intensive, näherungsweise aus nur einem Wellenzug bestehende Wellenformen im infraroten Spektralbereich erzeugt werden. Als Treiber dienen hochintensive Laserpulse bei einer Wellenlänge von 800 Nanometern.

Die impulsive Ramananregung erfordert eine Breite des Treiberpulses, die vergleichbar oder kürzer ist als die Periode der aktiven Raman-Vibrations- oder -Rotationsmoden in dem betreffenden molekularen Medium. Im Rahmen dieses Projekts soll die aktive Raman-Vibration in H₂ (Vibrationsperiode ca. 8 Femtosekunden, Frequenz bei 4159 cm^-1) mit leistungsstarken (0,1-10 Terawatt), extrem kurzen Pulsen (Dauer 5-8 Femtosekunden) aus den MPQ Laser-Laboratorien angeregt werden. Die sich daraus ergebende spektrale Aufweitung und die Frequenzverschiebung der Treiberstrahlung soll untersucht werden sowie die Möglichkeit, diesen Effekt zu nutzen, um die Zahl der Zyklen innerhalb eines Pulses in Abhängigkeit vom Gasdruck und der Intensität des Treiberpulses zu reduzieren. Dieses Vorgehen verspricht, die kurzen Hochleistungspulse (10-TW, 8-fs, 800-nm) aus dem MPQ-Hochleistungslaser LWS-10 (Light Wave Synthesizer 10), die etwa drei Feldschwingungen ausführen, in Lichtpulse aus nur etwa einer Schwingung im nahen Infrarot, mit Wellenlängen von etwa ein bis zwei Mikrometern, umzuwandeln.

Diese wirklich spektakuläre Errungenschaft hätte weitreichende Implikationen. Z.B. ließe sich im Labor kurzwellige kohärente Strahlung mit Photonenenergien bis in den Kiloelektronenvolt-Bereich erzeugen. Ferner könnten ganz neue Mechanismen genutzt werden, um hochdichte monoenergetische Elektronenstrahlen mit Lasern effizient zu beschleunigen.