Englische Übersetzung des Titels: Generation and application of shaped laser pulses with octave spanning spectra

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Abstract

Der Traum der "kohärenten Quantenkontrolle", mit Hilfe von Laserlicht chemische Reaktionen zu steuern bzw. quantenmechanische Systeme gezielt in einen gewünschten Endzustand zu überführen, ist durch die rasche Entwicklung im Bereich der Erzeugung ultrakurzer Laserpulse und der Kontrolle ihrer spektralen Phase in vielen Bereichen bereits verwirklicht worden. In dieser Arbeit gelang durch die Kombination eines Laseroszillators mit einem oktavbreiten Spektrum und einem eigens dafür entworfenen hocheffizienten Pulsformer ein entscheidender Schritt zur Kontrolle des zeitlichen Intensitätsverlaufs von Laserpulsen auf einer Skala von wenigen Femtosekunden. Durch den Einsatz des Pulsformers als flexible Dispersionskompensation konnten die bislang kürzesten Lichtpulse direkt aus einem Laser-Oszillator mit einer Dauer von 4,3 fs erzeugt werden. Zusätzlich konnten zahlreiche zeitliche Pulsformen wie Doppel- oder Dreifachpulse mit variablem Abstand demonstriert worden. In einer ersten Anwendung konnten zweifarbige Doppelpulse zur Femtosekunden-Spektroskopie an dem Laserfarbstoff HDITCP eingesetzt und drei Molekül-Schwingungsmoden identifiziert werden. Desweiteren wurden die ultrakurzen Laserpulse zur Bildgebung in der nichtlinearen Optischen Kohärenztomographie eingesetzt und dadurch eine bislang unübertroffene Tiefenauflösung von 1,9 µm erreicht. Diese kann durch den Einsatz geformter Laserpulse in Zukunft weiter gesteigert und die chemische Selektivität der Bilder deutlich erhöht werden.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

The dream of ”coherent quantum control”, this is to steer chemical reactions with the help of laser light or to direct quantum mechanical systems towards a desired final state has partly become reality thanks to the rapid developments in the field of ultrashort laser pulse generation and the control of their spectral phase. In this thesis a significant step towards the control of the temporal intensity profile of a light pulse on a femtosecond timescale could be taken by the unique combination of a laser oscillator with a specially designed, highly efficient pulse shaping device. By its application as flexible method for dispersion compensation, the shortest light pulses directly from a laser oscillator could be generated with an unprecedented duration of 4,3 fs. In addition, numerous temporal pulse profiles such as double or triple pulses with variable delays were realized. As a first application two-color double pulses have been used for femtosecond spectroscopy of the laser dye HDITCP and three vibrational modes of this molecule could be determined. In addition the ultrashort light pulses could be applied for imaging in the field of nonlinear optical coherence tomography and the best longitudinal resolution so far of 1,9 µm could be achieved. These results can be further improved by using shaped pulses which will also allow for a higher chemical selectivity of this imaging technique.