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Ultrakurze Lichtimpulse - Fakultät 06 - Hochschule München

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Photodiode oder einem

Photodiode oder einem Photomultiplier aufgenommen werden. Für die Realisierung der Abtastung ist der Retroreflektor eines Interferometerarms auf einen Verschiebetisch parallel zur Strahlrichtung montiert. Mithilfe dieser Verstellmöglichkeit lässt sich der Weg, den einer der Teilpulse zurücklegen muss, variieren. Eine zeitliche Überlagerung und Abtastung der beiden Teilpulse wird somit in einen messbaren Wegunterschied konvertiert. Eine Eigenschaft der Faltung zweier Kurven ist, dass das Ergebnis immer symmetrisch ist. Wird ein asymmetrischer Puls mit sich selbst überlagert, ist das Resultat dennoch symmetrisch. Dies hat entscheidenden Einfluss auf die Aussagekraft dieser Methode, da damit nicht die Pulsform bestimmt werden kann. Um einen verlässlichen Wert für die Pulsdauer zu erhalten, muss sogar ganz im Gegenteil die Pulsform des einfallenden Strahls bereits bekannt sein, da das Autokorrelationssignal breiter ist, als der ursprüngliche Puls. Im Falle einfacher Standardpulsformen lässt sich die Autokorrelationsbreite in eine Pulsbreite umrechnen. Sieh hierzu Tabelle A3. Pulsform 2 Gauss G ( ) , / y T / 3 sinh e 2 y 2 Sech² ycoth y 1 Lorentz 2 y 1 2 y 1 / 2 ac p 1.414 1.543 Tabelle A3: Verhältnis der FWHM der Autokorrelationsfunktion zur FWHM der jeweiligen Pulsform. Je nach Fokussierung oder kollinearer Überlagerung der beiden Teilstrahlen ergibt sich mit dem beschriebenen Aufbau entweder die Intensitätsautokorrelation, oder die interferometrische Autokorrelation. 2 Seite | 29

Abbildung A10: Schematischer Aufbau eines Autokorrelators für den nicht-kollinearen Fall. Der einfallende Strahl wird über einen Strahlteiler in gleichintensive Strahlen aufgeteilt und je in einen Interferometerarm gelenkt. Über Retroreflektoren werden die beiden Teilstrahlen nach dem Strahlteiler wieder kollinear gebracht. Einer der Retroreflektoren steht dabei auf einer Translationsstage, wodurch der Weg und somit der zeitliche Überlapp für diesen Teilstrahl gegenüber dem Fixen eingestellt werden kann. Nach einem Fokussierelement überlagern sich die beiden Pulse in einem phasenangepassten nichtlinearen Kristall zur Erzeugung der zweiten Harmonischen. Diese wird über Filter und Blenden von den Fundamentalen getrennt und über einen empfindlichen Photomultiplier aufgenommen. Zu beachten sei außerdem, dass beide Teilstrahlen möglichst wenig und gleich viel Dispersion erfahren. Intensitätsautokorrelation Liegt eine nicht-kollineare Überlagerung der beiden Teilpulse in dem nichtlinearen Medium vor, ist das Resultat die sogenannte Intensitätsautokorrelation. Hierfür tragen je ein Photon der beiden Interferometerarme zu einem Frequenzverdoppelten bei, welches einen superpositionierten Impuls von den beiden Erzeugerphotonen besitzt und somit räumlich mit der Winkelhalbierenden von den Grundwellen getrennt wird. Aus diesem Grund lassen sich die Grundwellen einfach per Blende vor dem Detektor abfangen. Dadurch wird diese Messung untergrundfrei. Das normierte Autokorrelationssignal zweiter Ordnung G 2 lautet dabei: G ( ) 2 E ( t) E ( t ) dt 2 2 0 0 4 E0() t dt Wegen der langen Ansprechzeit des Detektors im Vergleich zur Pulslänge kann die Integration über den Puls als gegen unendlich betrachtet werden, G2 ( ) . Die Intensitätsautokorrelation ist jedoch ein Verfahren, welches nur Aufschluss über die Amplitude und somit die zeitliche Breite liefert. Es fehlt jegliche Phaseninformation. Durch die durch die Faltung entstehende Symmetrie des Korrelationssignals kann auch keine exakte Form des Seite | 30 (67)

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