Forschung & Entwicklung

Attosekunden-Lichtblitze aus dem Elektronen-Spiegel

18.06.2012

Mit einer neuen Methode können aus Terawatt-starken fs-Laserpulsen an Spiegeloberflächen as-Lichtblitze erzeugt werden.

Auf einen Spiegel auftreffende Laserpulse setzen as-Lichtblitze frei (Bild: Thorsten Naeser, MPQ)

Attosekunden-Lichtpulse verschaffen uns seit mehr als zehn Jahren Zugang zur Beobachtung von Vorgängen im inneren von Atomen. Erzeugt werden as-Lichtblitze in der Regel über Edelgasatome. Deren Elektronen nehmen Laser-Energie auf und geben sie anschließend binnen Attosekunden in Form von Licht wieder ab.
Einen anderen Weg hat nun ein Team vom Labor für Attosekundenphysik am Garchinger Max-Planck-Institut für Quantenoptik weiterentwickelt. Die Forscher ließen einen hochintensiven Laserpuls von rund 8 fs Dauer und 16 TW Leistung auf eine Glasfläche treffen, die damit zu einem so genannten „relativistisch oszillierenden Spiegel“ wurde. Dabei werden Elektronen an der Oberfläche bis fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, anschließend wieder abgebremst und zur Oberfläche zurückgeschickt, sobald das elektrische Feld seine Richtung ändert. Die Elektronen bilden dann selbst durch ihre Wechselwirkug mit der elektromagnetischen Welle einen sich bewegenden Spiegel.
Bei der Reflexion an einem solchen Spiegel wird das fs-gepulste Laserlicht umgewandelt in klassisches inkohärentes Licht vom nahinfraroten (NIR) bis in den extrem ultravioletten (XUV) Bereich des Lichtspektrums. Dabei entstanden noch kürzere as-Lichtblitze, die herausgefiltert werden können. Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass die Lichtblitze rund 100 as dauern. Für die Ultrakurzzeit-„Fotografie“ von Elektronen bedeutet das: Bilder aus dem Mikrokosmos könnten zukünftig einen größeren Detailreichtum besitzen.
[P. Heissler, R. Hörlein, J.M. Mikhailova, L. Waldecker, P. Tzallas, A. Buck, K. Schmid, C.M.S. Sears, F. Krausz, L. Veisz, M. Zepf, G.D. Tsakiris, Few-cycle driven relativistically oscillating plasma mirrors - a source of intense, isolated attosecond pulses, Phys. Rev. Lett. 108, 235003 (2012)]

Photonik NL13/2012

• http://www.mpq.mpg.de

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