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Optimization of high-order harmonic generation in laser-driven atomic and molecular systems

Fischer, Robert

German Title: Optimierung von Hoher-Harmonischer-Strahlung in lasergetriebenen atomaren und molekularen Systemen

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Abstract

When an atom or a molecule is subject to a strong laser pulse a recollision-recombination mechanism gives rise to the emission of high-order harmonic radiation containing frequency multiples of the irradiating laser field. This radiation is nowadays the basis for the highly active research field of attosecond physics. The laser magnetic field is responsible for the drift of ejected electron wave packets in the laser propagation direction. In the context of the first project of this thesis, it has been found that the harmonic radiation which is induced by this drift motion can be sensitively influenced by means of an additional relatively weak static magnetic field. In the second project, a novel mechanism is proposed which combines the drift in the laser propagation direction with the properties of antisymmetric orbitals. In a regime of high laser intensities, efficient high-order harmonic generation is proven to be possible without the common limitations due to the drift in the laser propagation direction. From a different viewpoint, it has been shown for the first time that this drift leads to an increase in harmonic intensity. The main results have been obtained by numerical integration of the time-dependent Schrödinger equation.

Translation of abstract (German)

Wenn ein Atom oder ein Molekül einem starken Laserpuls ausgesetzt wird, führt ein Rekollisions-Rekombinationsmechanismus zur Emission Hoher-Harmonischer-Strahlung, die Vielfache der eingestrahlten Laserfrequenz enthält. Diese Strahlung ist heutzutage die Grundlage für das hochaktuelle Forschungsgebiet der Attosekundenphysik. Das Lasermagnetfeld ist verantwortlich für eine Driftbewegung in Laserpropagationsrichtung von ionisierten Wellenpaketen. Im Zusammenhang mit einem ersten Projekt dieser Arbeit hat sich herausgestellt, dass sich die harmonische Strahlung, die aufgrund dieser Driftbewegung entsteht, leicht mit Hilfe eines zusätzlichen, relativ schwachen statischen Magnetfeldes beeinflussen lässt. In einem zweiten Projekt wird ein neuartiger Mechanismus vorgeschlagen, der in der Kombination der Driftbewegung in Laserpropagationsrichtung mit Eigenschaften antisymmetrischer Orbitale besteht. In einem Bereich hoher Laserintensitäten wird gezeigt, dass eine effiziente Hohe-Harmonische-Erzeugung ohne die gängigen Einschränkungen aufgrund der Driftbewegung in Laserpropagationsrichtung möglich ist. Aus einem anderen Blickwinkel heraus kann man sagen, dass zum ersten Mal gezeigt wurde, dass diese Driftbewegung zu einem Anstieg der Intensität der Harmonischen führen kann. Die wichtigsten Ergebnisse sind durch numerische Integration der zeitabhängigen Schrödinger-Gleichung erhalten worden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Keitel, Prof. Dr. Christoph H.
Date of thesis defense: 4. July 2007
Date Deposited: 17. Jul 2007 11:37
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: Hohe-Harmonische-Strahlung , intensive Laserfelder , Magnetfeldeffektehigh-order harmonic generation , intense laser fields , magnetic field effect
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