Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5613
Main Title: Einfluss dynamischer Resonanzen auf die Wechselwirkung optischer Femtosekunden-Pulse mit transparenten Dielektrika
Translated Title: Influence of dynamical resonances on the interaction of optical femtosecond pulses with transparent dielectrics
Author(s): Hofmann, Michael
Advisor(s): Knorr, Andreas
Referee(s): Knorr, Andreas
Bandelow, Uwe
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: It is expected that during the linear interaction of a medium with an optical pulse the induced dielectric polarization follows the electric field instantaneously, if the fundamental wavelength is far away from any resonance. However, with increasing intensity - in the regime of nonlinear optics - unexpected resonances may occur through the generation of higher harmonics or by the ac Stark shift of the energy levels in the laser field. For this work I perform quantum mechanical simulations of titanium dioxide and atomic hydrogen which confirm the existence of dynamic resonances by variation of the laser field's wavelength or intensity. My numerical results corroborate the measurement of one of the shortest polarization delays in dielectric solids that were reported at near-infrared wavelengths. Furthermore, by considering the detected resonance effects the established phenomenological model of femtosecond filamentation in atomic gases can be extended by a quantum mechanically computed ionization rate.
Bei der linearen Wechselwirkung eines Mediums mit einem optischen Puls geht man davon aus, dass die induzierte, dielektrische Polarisation verzögerungsfrei dem elektrischen Feld folgt, falls die fundamentale Wellenlänge fernab einer Resonanz liegt. Bei höheren Intensitäten - im Bereich der nichtlinearen Optik - können jedoch durch die Erzeugung harmonischer Frequenzen oder durch die Stark-Verschiebung der Energieniveaus im Laserfeld unerwartete Resonanzen auftreten. Die von mir in dieser Arbeit durchgeführten, quantenmechanischen Simulationen für Titandioxid und atomaren Wasserstoff bestätigen solche dynamischen Resonanzen, die sich unter Variation der Wellenlänge bzw. der Intensität verschieben. Meine numerischen Ergebnisse untermauern die Messung einer der kürzesten, bisher nachgewiesenen Verzögerungen der Polarisation in transparenten Dielektrika. Des Weiteren kann unter Berücksichtigung von Resonanzeffekten das bisher gängige, phänomenologische Modell der Femtosekunden-Filamente in atomaren Gasen um eine quantenmechanisch berechnete Ionisierungsrate erweitert werden.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/6029
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5613
Exam Date: 30-Aug-2016
Issue Date: 2016
Date Available: 12-Dec-2016
DDC Class: DDC::500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik
Subject(s): nonlinear optics
ultrashort pulses
femtosecond filaments
time-dependent Schrödinger equation
polarization delay
nichtlineare Optik
ultrakurze Pulse
Femtosekunden-Filamente
zeitabhängige Schrödingergleichung
Polarisationsverzögerung
Sponsor/Funder: DFG, BR 4654/1-1, ab-initio description of optical nonlinearities in femtosecond filaments
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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