Die Arbeit von CUI-Wissenschaftler Oliver D. Mücke und seinen Kollegen, die gerade in Nature Communications veröffentlicht wurde, eröffnet faszinierende neue Untersuchungsmöglichkeiten im Bereich der nichtlinearen Attosekundenphysik: Isolierte Attosekundenpulse im extrem-ultravioletten (XUV) Spektralbereich, die durch den nichtlinearen Prozess der Erzeugung hoher Harmonischer (HHG) von Femtosekunden-Laserpulsen in Gasen entstehen, sind ein einzigartiges Werkzeug, um die schnellste Dynamik von Elektronen in Atomen, Molekülen und Festkörpern zu beobachten. Aufgrund der sehr niedrigen Effizienz des HHG-Prozesses konnten bislang nur sehr schwache isolierte Attosekundenpulse erzeugt werden. Diese Pulse waren dann aber nicht stark genug, um eine Attosekunden-Zeitlupenkamera basierend auf dem XUV-Anregung/XUV-Abfrage-Schema zu realisieren, wie es beispielsweise an Großforschungseinrichtungen wie XUV Freie-Elektronen-Lasern angewendet werden kann. Deshalb beruhte die herkömmliche Attosekundenspektroskopie bislang auf Kreuzkorrelationstechniken, die die schwachen isolierten Attosekundenpulse mit den sehr viel stärkeren Laserpulsen kombinieren.
Fortschritt der Energie von isolierten Attosekundenpulsen (IAP), die in Attosekundenexperimenten verwendet wurden. Rote Kreise: frühere Meilensteinergebnisse basierend auf unterschiedlichen Methoden, blaue Punkte: diese Arbeit. Man beachte den dramatischen Sprung der IAP Energie um zwei Größenordnungen, der in dieser Arbeit erzielt wurde.
Eiji J. Takahashi und Mitarbeiter vom RIKEN (nahe Tokio) und CFEL haben nun eine robuste Methode zur Erzeugung von intensiven isolierten Attosekundenpulsen vorgeschlagen und demonstriert. Diese erlaubte es ihnen dann, ein nichtlineares Attosekunden-Optikexperiment an Stickstoffmolekülen durchzuführen. In einem sorgfältig designten HHG-Experiment, in dem zweifarbige Treiberwellenformen sowie eine HHG-Energieskalierungsmethode zum Einsatz kamen, gelang es, isolierte 500 Attosekunden kurze Pulse bei 30 eV Photonenenergie und mit einer Rekord-Pulsenergie von bis zu 1.3 μJ zu erzeugen. Damit konnte die Pulsenergie gegenüber früheren Arbeiten um mehr als das Einhundertfache gesteigert werden. Die Spitzenleistung dieser kompakten, auf einen Labortisch passenden Lichtquelle erreicht 2.6 GW. Das übertrifft sogar die Spitzenleistung eines XUV Freie-Elektronen-Lasers.