Laserphysik, Femtosekundenlaser, Hochleistungslaser

Ultrakurzzeitoptik ist der Bereich der Optik, der sich sich mit Lichtimpulsen beschäftigt, deren Impulsdauer im Femtosekundenbereich liegt (10-15 s.... 10-12 s; zur Veranschaulichung: für die Strecke von der Erde zum Mond benötigt das Licht etwa 1 s, für eine Distanz, welche gleich der Dicke eines menschlichen Haares entspricht, benötigt das Licht etwa 200 fs (Femtosekunden)). Im Vordergrund stehen die Erzeugung, die Manipulation (Pulsformung, Verstärkung etc.) und die Anwendung der Pulse. Dabei spielen ganz neue Phänomene eine Rolle, welche bei langen Pulsen nicht sichtbar sind. Für den Anwender ultrakurzer Pulse ergeben sich daher ganz neue Möglichkeiten, wie z.B. die Untersuchungen elementarer dynamischer Prozesse in Materie auf ultrakurzer Zeitskala (z.B. die Verfolgung der Bewegung von Elektronen in Atomen, Mokekülen, Festkörpern und Plasmen und damit auch die Beobachtung des Ablaufs chemischer Reaktionen in Echtzeit). Für die Technik liegt die Bedeutung z.B. in der Erzeugung von sehr kleinen und "sauberen" zwei- und dreidimensionalen Mikrostrukturen (Lasermikrotechnik).

Darüber hinaus ist aufgrund der sehr kurzen Dauer der Lichtimpulse deren Leistung sehr hoch. Dies eröffnet die Möglichkeit extrem intensive Lichtpulse zu erzeugen (extrem hohe elektrischen Feldstärken) und damit Materie unter extremen Bedingungen zu utersuchen (Wechselwirkung intensiver Laserpulse mit Materie).

In den meisten Fällen werden dabei Femtosekundenlaserpulse mit Wellenlängen im Bereich vom infraroten bis in das UV-Gebiet in verschiedenen Teilgebieten der Physik, Chemie und Technik eingesetzt. Dabei ist es sowohl wichtig die gewünschten Laserpulse zu erzeugen und zu optimieren, als auch genau zu charakterisieren. Dies ist ein Arbeitsgebiet der Arbeitsgruppe. Im speziellen beschäftigt sich die Gruppe mit der Verstärkung von Femtosekundenpulsen und der Optimierung der Verstärker, sowie der Untersuchung der zeitlichen und spektralen Eigenschaften der Femtosekundenlaserpulse. Da die direkte Messung der Pulsdauer - hier werden oftmals Schmierbildkameras eingesetzt - z.Z. etwa auf 0,5 ps begrenzt ist, werden neue Methoden entwickelt und entsprechende Untersuchungen zur Bestimmung von Amplitude und Phase des elektrischen Feldes von ultrakurzen Laserpulsen durchgeführt. Als Beispiel sei ein ultraschneller Schalter genannt, der zur zeitlichen Charakterisierung von fs-Laserpulsen verwendet werden kann.