Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Experimentalphysik

Betreuer: Prof. Dr. Heinrich Stolz



Dipl.-Phys. Karsten Sperlich
(e-mail: karsten.sperlich@uni-rostock.de )

Charakterisierung von ultrakurzen Laserpulsen mittels Einzelschuss – VAMPIRE

Zur Messung des zeitlichen Verlaufs der elektrischen Felder von Femtosekunden-Laserpulsen werden verschiedene Methoden der nichtlinearen Optik, wie z.B. Frequenzverdopplung, angewandt. Das verhältnismäßig neue VAMPIRE-Verfahren ist die erste Methode, bei der auch komplexe Pulse eindeutig bestimmt werden können. Um einzelne Laserpulse, deren Anwendung zunehmend wichtig wird, zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit erstmals ein VAMPIRE in Einzelschussgeometrie realisiert. Als zentrales Problem stellte sich dabei der Detektor heraus, da die Rekonstruktion des Feldverlaufs durch seine spektrale Empfindlichkeit bestimmt ist. Diese wurde von verschiedenen Systemen gemessen, wobei gravierende Abweichungen von den Herstellerangaben auftraten, die eine Verwendung dieser Detektoren ausschlossen. Der hier vorgestellte VAMPIRE kann Pulse ab etwa 50 fs in einem Spektralbereich von 700 nm bis 1000 nm eindeutig bestimmen. Messungen an einem Ti:Sa-Oszillator belegen die hohe Empfindlichkeit des Aufbaus. So konnten Pulse mit Energien von bis hinunter zu 200 pJ bestimmt werden, allerdings über viele Pulse integriert. An verstärkten Ti:Sa-Systemen sind Messungen an einem einzelnen Laserpuls möglich.

Characterization of ultrashort laser pulses using single-shot VAMPIRE Several nonlinear optical methods, like frequency doubling, are utilized for the time-resolved measurement of the electric field of femtosecond laser pulses. The relatively new method named VAMPIRE is the first technique, which unambiguously determines even complex pulses. For the measurement of single laser pulses, which is increasingly important, a VAMPIRE in single-shot geometry has been realized in this work for the first time. It turned out, that the detector is of central importance, since the reconstruction of the electric field depends on the spectral sensitivity of the detector. The measured sensitivity of various detectors revealed severe deviations from that specified by the manufacturer, which in turn prohibited the usage for this setup. The VAMPIRE presented here, is able to determine pulses from 50 fs onwards in a spectral region from 700 nm to 1000 nm unambiguously. Measurements of a Ti:Sa-Oscillator attest the high sensitivity of the setup. Pulses with down to 200 pJ could be characterized, albeit integrated over many pulses. When it comes to amplified Ti:Sa-Lasers, measurements of a single laser pulses are possible.