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Time resolved studies of H2+ dissociation with phase-stabilized laser pulses

Fischer, Bettina

German Title: Zeitaufgelöste Untersuchungen der Dissoziation von H2+ mit phasenstabilen Laserpulsen

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Abstract

In the course of this thesis, experimental studies on the dissociation of H2+ (H2+ -> p + H) in ultrashort laser pulses with a stabilized carrier-envelope phase (CEP) were carried out. In singlepulse measurements, the ability to control the emission direction of low energetic protons, i.e. the localization of the bound electron at one of the nuclei after dissociation, by the CEP was demonstrated. The coincident detection of the emitted protons and electrons and the measurement of their three-dimensional momentum vectors with a reaction microscope allowed to clarify the localization mechanism. Further control was achieved by a pump-control scheme with two timedelayed CEP-stabilized laser pulses. Here the neutral H2 molecule was ionized in the first pulse and dissociation was induced by the second pulse. Electron localization was shown to depend on the properties of the bound nuclear wave packet in H+2 at the time the control pulse is applied, demonstrating the ability to use the shape and dynamics of the nuclear wave packet as control parameters. Wave packet simulations were performed reproducing qualitatively the experimental results of the single and the two-pulse measurements. For both control schemes, intuitive models are presented, which qualitatively explain the main features of the obtained results.

Translation of abstract (German)

Im Rahmen dieser Arbeit wurden experimentelle Untersuchungen zur Dissoziation von H2+ (H2+ -> p + H) in ultrakurzen Laserpulsen mit einer stabilisierten Träger-Einhüllenden-Phase (CEP) durchgeführt. In Einzelpulsmessungen konnte gezeigt werden, dass die Emissionsrichtung der niederenergetischen Protonen, das heißt die Lokalisierung des gebundenen Elektrons an einem der Kerne nach der Dissoziation, mit der CEP kontrolliert werden kann. Aufgrund der koinzidenten Detektion der emittierten Protonen und Elektronen, sowie der Bestimmung der dreidimensionalen Impulsvektoren mit Hilfe eines Reaktionsmikroskops, konnte der Lokalisierungsmechanismus geklärt werden. Die Kontrolle wurde durch ein Pump-Kontrolle-Schema mit zwei zeitversetzten CEP-stabilisierten Pulsen erweitert. Dabei wurde das neutrale H2 Molekül in dem ersten Puls ionisiert und die Dissoziation wurde im zweiten Puls eingeleitet. Es konnte gezeigt werden, daß die Elektronenlokalisierung von den Eigenschaften des gebundenen Kernwellenpaketes in H2+ zur Zeit des Kontrollpulses abhängt. Es ist also möglich, die Form und Dynamik des Kernwellenpaketes als Kontrollparameter zu benutzen. Wellenpaket-Simulationen wurden durchgeführt, welche die experimentellen Ergebnisse qualitativ reproduzieren. Für beide Kontroll-Schemata werden anschauliche Modelle vorgestellt, die eine qualitative Erklärung der wesentlichen Ergebnisse ermöglichten.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Moshammer, Dr. PD Robert
Date of thesis defense: 23 June 2010
Date Deposited: 25 Jun 2010 11:38
Date: 2010
Faculties / Institutes: Service facilities > Uni-externe Einrichtungen
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Impulslaser, Dissoziation, Wasserstoffmolekül
Uncontrolled Keywords: Träger-Einhüllenden-Phase , ultrakurze Laserpulsecarrier-envelope phase , ultrashort laser pulses , hydrogen molecule , dissociation
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