Amplituden- und Phasenmodulation ultrakurzer

Laserpulse

Dominik Kandula08.01.04

Inhalt

• Beschreibung der Laserpulse• Pulsformende Verfahren/Geräte

– Liquid Crystal Modulator (LCM)– Akusto-optischer Modulator (AOM)– Optische Geräte

• Optimierung– Genetischer Algorithmus– Simulated annealing

• Anwendungsbeispiele

Charakteristische Eigenschaften

• Polarisation

• Intensität

• Phase

Beschreibung der LaserpulseZeitraum Frequenzraum

∫∞

∞−

= ωωπ

ω deEtE ti)(~21

)( ∫∞

∞−

−= dtetEE tiωω )()(~

∫∞

+ =0

)(~21

)(~ ωωπ

ω deEtE ti ∫∞

∞−

−++ = dtetEE tiωω )(~)(~

)()(21

)(~ tiettE Γ+ = ε )()(

~)(

~ ωωω Φ+ = ieEE

1<<∆

lωω

Beschreibung der Laserpulse

)()( tdtd

t l ϕωω +=

tititi ll eteettE ωωϕ εε )(~21

)(21

)(~ )( ==+

Theorie der Pulsmodulation

)()(~

)(~

ωωω HEE inout =

H( )ω)(

~ωoutE→→)(

~ωinE

)()(~

)(~

thtEtE inout =

Modulator

Theorie der Pulsmodulation

44,044,0

≅≅

TdfBdt

dtT

dfB

==η

Unschärferelation:

Komplexität:

Inhalt

• Beschreibung der Laserpulse• Pulsformende Verfahren/Geräte

– Liquid Crystal Modulator (LCM)– Akusto-optischer Modulator (AOM)– Optische Geräte

• Optimierung– Genetischer Algorithmus– Simulated annealing

• Anwendungsbeispiele

Zero Dispersion Stretcher

LCM Phasenmodulation

Phasenverschiebung:λ

πφ

LVn )(2 ∆=∆

LCM Amplitudenmodulation

Transmission:

∆

=2

)(cos)( 2 V

VTφ

LCM Phasen- und Amplitudenmodulation

• Phasenverschiebung:

• Drehung der Polarisation:

• Auslaufende Welle:

2/)( )2()1( φφφ ∆+∆=∆

2/)( )2()1( φφ ∆−∆

2)(

cos)2()1(

2/)( )2()1( φφφφ ∆−∆= ∆+∆i

inout eEE

Liquid Crystal Modulator

Akustooptischer Modulator

Bragg-Bedingung: Ω≈sv2

λθ

Optische Geräte• Deformierbare Spiegel• Bewegliche Spiegel

Inhalt

• Beschreibung der Laserpulse• Pulsformende Verfahren/Geräte

– Liquid Crystal Modulator (LCM)– Akusto-optischer Modulator (AOM)– Optische Geräte

• Optimierung– Genetischer Algorithmus– Simulated annealing

• Anwendungsbeispiele

Optimierungsverfahren

Motivation

Genetischer Algorithmus

Simulated AnnealingStartparameter: Modulationsvektor v,

Kostenfunktion H, Kontrollparameter C

„Abkühlung“ C,v

Mutation v,v*

v=v*

[ ]1,0∈=

∆−

AeP C

H

PA < PA ≥

v

Inhalt

• Beschreibung der Laserpulse• Pulsformende Verfahren/Geräte

– Liquid Crystal Modulator (LCM)– Akusto-optischer Modulator (AOM)– Optische Geräte

• Optimierung– Genetischer Algorithmus– Simulated annealing

• Anwendungsbeispiele

Quanten Kontrolle

•Maximierung des Verhältnisses: ;volle Balken•Minimierung des Verhältnisses : ;leere Balken

++ FeClCpFeCOCl /++ FeClCpFeCOCl /

High Harmonic Generation (HHG)

HHG

Phonon-Polariton Anregung

Literatur

• Saleh, Teich: „Fundamentals of Photonics“• A.M. Weiner, Rev. Sci. Instrum. 71, 1929 (2000)• A. Bartelt, Doktorarbeit, http://darwin.inf.fu-

berlin.de/2002/91/• M. Boyle, Diplomarbeit, FU Berlin 2000• R. Stoian, Seminar, MBI Seminar 2002• A. Assion, T.Baumert,M. Bergt,T. Brixner, B. Kiefer, V.

Seyfried, M. Strehle, G. Gerber, Science 282, 919 (1998)• R. Bartels et al. Nature 406, 164 (2000)• R. Bartels et al. Chemical Physics 267, 277 (2001)• A. Nelson et al. Science 299, 374 (2003)