GENERAREA UNUI PULS DE ATTOSECUNDE CU PULSURI DE FEMTOSECUNDE Cod proiect: PN-II-ID-PCE Nr contract: 31/ Etapa IV Explicarea si

Transcriere

1 GNRARA UNUI PULS D ATTOSCUND CU PULSURI D FMTOSCUND Cod poiec: PN-II-ID-PC N coac: 31/ apa IV xplicaea si opimiaea pocesului GPA i fucie de paameii expeimeali Geeaea pulsului iola de aosecude ese u poces complex cae isi poae gasi explicaia pi modelae umeica aa i aspusul micoscopic al aomului la u puls lase ca si i caaceisicile macoscopice eulae di efecele de popagae si de volum de ieacie. Acese efece au fos aaliae i dealiu i cadul acesei eape a poiecului si le peeam pe scu i cele ce umeaa. Peu coeea peeaii eluam caeva eulae obiue i eapa pecedea. I ce pivese aspusul micoscopic el a fos caaceia empoal si specal si s-a deemia coespodea ie ele. Raspusul micoscopic a implica o aalia a aiecoiilo elecoilo i coespodea cu oe specale specifice di specul polaiaii. Cu ale cuvie am aalia coespodea ie caaceisicile empoale aiecoii si cele specale aspus specal si am deemia di ce oa empoala povi divesele oe specale ale polaiaii. Am sabili ca ca aspusul aomului la campul lase depide de foma pulsului si aces lucu se obseva foae pega la pulsuile ulascue da u efec de faa se obseva si la pulsul de 4.5 fs. De asemeea aiecoiile elecoilo esposabile peu aspusul aomic su foae difeie si aces lucu se efleca si i aspusul specal aa i valoaea maxima a fooilo emisi cuoff ca si i iesiaea polaiaii geeae. se o pima idicaie ca i opimiaea aspusului peu geeaea de aosecude faa die uda puaoae si avelopa CP va avea u ol de pima impoaa. Raspusul i imp ese cla depede de CP o foma de uda de ip cosius geead u sigu puls de aosecude pe cad o foma de ip sius geeeaa u duble de adiaie i XUV. O ala caaceisica ce deosebese pulsuile ulascue 1.8 fs de cele scue 4.5 fs ese lagimea specala a plaouilo.. Daca se doese obieea uo pulsui sigulae de aosecude ca mai scue ese evide ca avaajul ese de paea pulsuilo ulascue cu codiia sa puem elimia modulaea i fecvea a pulsului de aosecude. I-adeva pe u domeiu specal aa de lag ese de asepa ca dispesia vieei de gup i pulsul de aosecude sa fie cosideabila di caua modulaii faei cu ale cuvie di caua faelo difeie cu cae difeie compoe specal coibuie la cosuiea pulsului fial de aosecud. Pe laga acesea efecele adiale su de asemeea de lua i cosideae deoaece geeaea pulsului de aosecude ese u feome eomoge i fecvea si i spaiu. O ala caaceisica pe cae am explica-o a fos eegia maxima a fooului asa-umiul cu-off. Aici am cocluioa ca foma de uda sieiaa geeeaa specul cu cel mai iis cu-off. O pima explicaie ese ca aces ip de puls eisa cel mai bie popagaii si defocaliaii. I cuvie simple pulsul mai lug de 4.5 fs ae mai mule ciclui opice i cae au loc ioiai semificaive deci coceaia de plasma ese mai mae si defocaliaea spaiala ese mai mae. Raspusul macoscopic efece de popagae. Peu a mai bua caaceiae a pocesului de geeae a amoicelo i caul fomei de uda sieiae dam i Fig. 1 depedea specului de puee emis i ea field de eegia pulsului si de lugimea mediului. Se obseva ca picipalul casig la eegii de puls mai mai ese lega de pueea emisa i egiuea ev. De la 0.1 la 0. mj se vede si o exesie cosideabila a

2 eegiei de cuoff da ea u mai cese mul pi maiea eegiei pulsului de la 0. la 0.3 mj. Cieica de cosuie a amoicelo i lugul dieciei de popagae ese si ea difeia i fucie de domeiul specal si de eegia pulsului mm 1 mm 1.5 mm mm =0.1 mj hi =0. mj hick =0.3 mj dash Phoo eegy ev Fig. 1 Depedea specului de puee de eegia pulsului si de lugimea mediului a specului de puee i caul fomei de uda sieiae p=10 To 0.5 mm 1 mm 1.5 mm mm p=40 To 0.5 mm 1 mm 1.5 mm mm Phoo egy ev Fig. Depedea specului de puee de pesiuea gaului desiaea de aomi si de lugimea mediului a specului de puee i caul fomei de uda sieiae.

3 mm micos Fig. 3. Haa bidimesioala a iesiaii campului amoic de odi 01 di cae se emaca fapul ca dupa 1 mm de popagae campul amoic u mai cese di caua dispaiiei polaiaii coespuaoae i aspusul aomic. Ceseea pesiuii Fig. ae de asemeea ca picipal effec ceseea pueii emise i egiuea de eegii joase ev. Cu ceseea pesiuii si a lugimii mediului efecul picipal ese de cesee a pueii emise si de esagee a eegiei de cu-off. I picipal acese doua efece se daoeaa desceseii iesiaii campului lase cae face ca amoicele foae iale sa u mai aiba suse de popagae si auci la o absobie a amoicelo foae mica campul amoic oal amae pacice cosa. O cofimae dieca a acesui aspec o vedem i Fig. 3 ude am epeea haa bidimesioala a iesiaii campului amoic de odi 01. Aici se obseva ca peu aces ca campul amoic u mai cese si se popaga cu divegea cu cae a fos geea i pima jumaae a mediului gaos. Descieea supapueii coeee a doua fascicule lase i cofiguaia specifica LI-NP Adapaea modelului fiic si a aplicaiei umeice la supapueea a doua fascicule I modelae am facu pesupueea ca doua sau mai mule pulsui lase su popagae i-o cofiguaie specifica si su focaliae pe u mediu comu i caul osu u mediu gaos cu aomi de ga obil. Combiaea coeea a celo doua pulsui ae ca eula u efec cae ebuie sudia de exemplu ioiaea aomilo polaiaea lo masuaa pi campul de amoice supeioae ec.. Cu ale cuvie ese ecesaa peea uui mediu peu a puea esima efecele combiaii. Mediul pe cae il puem modela oi ese u ga obil ia ecuaiile cae guveeaa popagaea celo doua campui 1 si su: eff 1 c c 1

4 c c eff ude idicii de efacie i cae se popaga cele doua campui su: I e p a e a eff I e p a e a eff Cu ale cuvie fiecae camp vede u idice de efacie difei i fucie de popieaile de dispesie la lugimea de uda ceala de cele de suscepibiliae cae deemia aspusul eliia pi idicele ia fecvea de plasma p popoioala u desiaea de elecoi e aduce si ea o coibuie depedea de lugimea de uda. Aici I ese iesiaea oala coespuaoae campului oal 1 Meioam ca acesa expesie ese geeala si i caui paiculae depide de geomeia de focaliae a celo doua fascicule la pucul de ieaciue si de polaiaea celo doua campui. Aici modelul ese devola doa caul i cae cele doua fascicule se combia i-o cofiguaie paalela sau pepediculaa. Fiic folosid ecuaiile de mai sus am efecua o modelae cae ie co de efecele de popagae deoaece cele doua fascicule se popaga idepede da i-u idice de efacie ce ese eulaul peeei celo doua pulsui i mediu. Am cosui si esa aces model si l-am aplica peu o seie de cofiguaii cae depid de implemeaea difeielo expeimee. Dam i Fig 1. U exemplu de supapuee coeea a doua pulsui de lugimi de uda 800 m si 1300 m cae se popaga i-u mediu gaos Ne la 500 mba pesiue. Se obseva compoaea exem de difeia a celo pulsui daoaa lugimii lo de uda. La 800 m pulsul ese mai pui afeca de popagaea i plasma se obseva ousi o defocaliae si i cosecia o scadee a iesiaii maxime. Desi mediul ese iaie de foca si iesiaea pe axa fascicolului a ebui sa ceasca oi puem obseva o scadee a iesiaii coelaa cu o lagie a dimesiuii fascicolului. Feomeul ese cu mul mai ies la pulsul de 1300 m fiidca vaiaia idicelui de efacie ese mai mae la aceeasi vaiaie a coceaiei de elecoi a se vedea fomula idicelui de efacie. Ca umae obsevam pe laga pueica defocaliae si o defomae pueica i diecie adiala Fig. 1.b

5 Fig 1. voluia spaiala a doua campui de lugime de uda 800 m a si 1300 m b supapuse coee i oa de ieacie. Coodoaa i diecia de popagae a pulsuilo ese luaa cu oigiea i focaul comu deci supapueea ese iaie de foca. Se obseva compoaea foae difeia a celo doua pulsui desi se popaga i acelasi mediu. Fig. Spece expeimeale de amoice geeae de doua pulsui i-u mediu gaos de Ne la 500 mba. Sus: sca de spece obiue pi desicoiaea celo pulsui valoi egaive idicad ca pulsul de 800 m ese iaiea celui de 1300 m. Mijloc: spece poduse doa de 800 m osu si de ambele pulsui la -100 fs desicoiae egu. Jos: modelaea umeica a

6 aceso dae expeimeale cu modelul devola aici. Cele doua coloae coespud peu doua caui cu iesiai difeie W/cm saga si W/cm deapa Di cele de mai sus eula ca modelaea popagaii pulsului ulascu i mediul ioia ese ese u pim pas absolu ecesa i modelaea combiaii coeee. I-adeva pe laga acese difeee i ce pivese ampliudiea celo doua pulsui ebuie sa luam i cosideae si vaiaia de faa CP a celo fascicole paameu eseial i eficiea combiaii coeee Ca u al exemplu meioam ivesigaea si opimiaea geeaii de amoice iale i eo exploaad aceeasi schema i doua culoi ce ae pulsui lase ceae la 800 m si 1300 m. Di puc de vedee expeimeal folosid acesa combiaie de pulsui u flux idica a fos ais pi ceseea umaului de emiaoi folosid o disaa focala mae si o celula gaoasa luga umplua la o pesiue elaiv iala. Feomeul cel mai emacabil a fos ca s-a obiu geeaea uei adiaii i domeiu aelo X apoape ie 70 si 160 ev. Simulaile umeice epoduc specele masuae si idica peea uui puls iola de aosecude daoia uei codiii bue peu acodul de faa. Acese eulae au fos obiue i colaboae si publicae i [4] a se vedea lisa de aicole publicae i aces a. Aalia supapueii coeee i cofiguaie expeimeala specifica LI-NP Modelaea a fos asfel cocepua ica sa ia i coiuae co de paameii specifici ai expeimeului ce va fi modela. Ieia oasa a fos de a iclude i modelae ifomaii despe diecia de popagae a celo doua fascicule diecia lo de polaiae eegiile de puls si duaa pulsuilo codiiile de focusae dimesiuea si pofilul pulsuilo pecum si paameii mediului aua gaului pesiuea gaului dimesiuea mediului. Tebuie isa meioa ca acesi paamei expeimeali u su ica specificai i implemeaea expeimeelo de CBC la LI-NP. Fig. 3 Schema expeimeala folosia i [1] peu geeaea de amoici i caviai pompae pi supapueea coeea a pulsuilo.

7 Fig. 4 Pofilul spaia al amoicii de odi 79 la iesiea di caviae a si modelaea eoeica a aceluiasi pofil [1]. I acese codiii am aplica modelul de supapuee coeea uo dae expeimeale obiue i gupul codus de Ioachim Pupea de la Max Plack Isiue fo Quaum Opics Gachig Gemaia. Schema expeimeala vieaa geeaea de amoice supeioae la o fecvea foae mae 50 MH fecvee specifice oscilaoaelo di sisemele lase Ti:Sa. Aces lucu poae fi ealia doa i caviai lase i cae pulsul se popaga eicea si piedeile di caviae povocae de eflecii absobii geeae de amoice su compesae di exeio pi supapueea coeea cu u puls lase foae bie sicoia cu cel di caviae. Dealiile su dae i [1] di lisa de aicole publicae. A se vedea Fig. 3 cu schema expeimeala folosia. Peu a esima eficiea exaciei campului de amoice di caviae am uilia modelul de geeae si popagae de amoice i codiiile expeimeale dae. Acese modelai au eleva fapul ca divegea campului de amoice ese mul mai mae deca cea peisa de modelele simple folosie aeio. S-a demosa ca divegea depide pueic de odiul amoicii si de poiia mediului faa de foca. Pofilul spaial al amoicii de odi 79 si eulaul modelaii peu aceasa amoica su dae i Fig. 4. Opimiaea supapueii coeee I colaboaea cu LI-ALPS am paicipa la ivesigaea opimiaii amoicelo geeae de fome de uda sieiae folosid algoimi geeici. Reulaele au fos publicae i [3]. Reulaul ese pacic o coiuae a ceceailo efecuae i 015 si 016 i cadul poiecului.

8 Schema folosia peu opimiaea supapueii coeee ese aaaa i Fig. 5. Poid de la pau pulsui lase i egiui difeie de lugimi de uda avad fiecae popia iesiae faa si poiioae i imp se pue poblema combiaii lo coeee asfel ica sa aigem o aumia ia doia. Aceasa poae fi u maxim de cu-off u puls sigula de aosecude miimia i duaa sau maximia i eegie da si ie mai pui obisuie cum a fi u puls dublu de duaa aosecude. Fig. 5 Schema folosia peu opimiaea supapueii coeee a pau pulsui cu u algoim geeic. Dipolul elemea calcula i apoximaia SFA ese maimea opimiaa apoi se pocedeaa la modelaea 3D macoscopica Fig. 6. U exemplu de eula [3] obiu pi opimiae. Pulsul opimia i a ae u specu ampliudie si faa aaa i b. Filul specal aplica asupa specului poduce pulsui sigulae de aosecude acodabile i eegia fooului. Dupa pueea la puc a algoimului aaa i Fig. 5 s-au aalia caui divese cu ie meioae mai sus. S-a demosa posibiliaea geeaii uui puls dublu aa i emisia dipolului elemea i-u sigu ciclu opic ca si i emisia dubla i ciclui opice difeie [3]. U al eula ese obieea de pulsui sigulae acodabile i eegie aaa i Fig. 6.

9 I plaul eulaelo obiue i aces a mai meioam o colaboae i cae au paicipa mai mule gupui de ceceae a codus la fomulaea uo picipii mai geeale i opica eliiaa legae de scalaea feomeelo eliiae i geeaea de pulsui de aosecude si i popagae pulsuilo ulascue i egim de filameae. Reulaele au fos publicae i [] si ies disemiae la cofeie i aces a dupa cum se vede di lisa de cofeie. Reulaele obiue i aces sudiu vo fi uile i fomulaea uei cofiguaii peu combiaea coeea a fasciculelo i cofiguaii specifice LI-NP. I cocluie cosideam ca oae obiecivele si aciviaile acesei eape au fos ealiae. I picipal s-a ealia explicaea si opimiaea pocesului GPA i fucie de paameii expeimeali. Sudiul a implica deemiaea aspusului micoscopic empoal si specal si a coespodeei ie acese aspusui apoi s-a calcula aspusul macoscopic i cae efecele de popagae maifesae i caaceisicile campului lase si de amoice su eseiale. I paea a doua s-a aboda descieea supapueii coeee a doua fascicule lase i cofiguaia specifica LI-NP pi adapaea modelului fiic si a aplicaiei umeice la supapueea a doua fascicule. Aplicaia cocea s-a facu pi modelaea supapueii coeee a doua fascicule de lugimi de uda difeie i-u mediu gaos ioia. De asemeea s-a eusi opimiaea supapueii coeee a pau pulsui lase folosi u algoim geeic. Disemiaea eulaelo I cusul deulaii poiecului au fos devolae colaboai cu umaoaele gupui de ceceae eumeae mai jos. Cosideam aceasa ca fiid si o foma de disemiae pe laga coibuia pe cae acese colaboai o au la idicaea ivelului ceceaii i gupul osu. a Aosecod Physics Goup codus de pof. Ae L Huillie Lud Uivesiy Swede b Gupul LI-ALPS Seged Hugay codus de Pof. Kaali Vaju c Divisio of Aosecod Physics MPQ Gachig Gemay coodoa de Pof. F. Kaus colaboam cu doua gupui coduse de d. lefheios Goulielmakis si d. Ioachim Pupea. Meioam ca eulaele obiue de pimul gup au ajua la couaea obiecivelo acesui poiec cae apoi s-a exis si i ale diecii de ceceae d Compaia pivaa Few Cycle u spi-off al CNR Caada codusa de d. Buo Schmid e Ulafas Sciece Goup Poliecico di Milao Pof. Salvaoe Sagia d. Caeia Voi Sciee si publicae aicol 1. H. Cases M. Höge T. Saule S. Holbege N. Liliefei A. Guggemos C. Joche T. idam D. sse V. Tosa V. Pevak J. Limpe A. Tüema U. Kleiebeg F. Kaus ad I. Pupea High-hamoic geeaio a 50 MH wih phoo eegies exceedig 100 ev Opica doi: /optica

10 . C. M. Heyl H. Coude-Aleiac M. Miada M. Louisy K. Kovacs V. Tosa. Balogh K. Vajú A. L Huillie A. Couaio ad C. L. Aold Scale-ivaia oliea opics i gases Opica doi: /optica B. Bódi. Balogh V. Tosa. Goulielmakis K. Vajú ad P. Dombi Aosecod pulse geeaio wih a opimiaio loop i a ligh-field-syhesie Op. xpess Bed Schüe Paul Webe Kaali Kovács meic Balogh Balás Majo Vale Tosa Soghee Ha Mac J J Vakkig Kaali Vajú ad Aaud Rouée Bigh aosecod sof X- ay pulse ais by asie phase-machig i wo-colo high-ode hamoic geeaio Op. xpess Aces aicol ese publica i 015 da la daa apoaii u apause i pi. Paicipai la cofeie ieaioale Lisam mai jos cofeiele la cae oi si/sau colaboaoii meioai au peea eulae obiue i comu la cofeie cae au avu loc i 016: 1. Chisoph Heyl Helee Coude-Aleiac Miguel Miada Maie Louisy Pio Rudawski Pe Johsso Cod L. Aold Ae L'Huillie Kaali Kovács Vale Tosa meic Balogh Kaali Vajú Aaud Couaio High-aveage powe high-hamoic ad aosecod souces: Saus ad pospecs Compac UV & X-ay Ligh Souces 016 doi: /uvxray.016.t5a.4. Chisoph Heyl Helee Coude-Aleiac Miguel Miada Maie Louisy Ae L'Huillie Cod L. Aold Kaali Kovács Vale Tosa meic Balogh Kaali Vajú Aaud Couaio Scalig Noliea Opics i Gases High Iesiy Lases ad High Field Pheomea 016 doi: /hilas.016.hsb.4 3. Buo. Schmid Nicolas Thié Vice Cadi Samuel Beaulieu Vice Waie Façois Légaé Maeo Nego Caeia Voi Vale Tosa Sigle sho absopio measuemes i he wae widow XUV egio via HHG High Iesiy Lases ad High Field Pheomea 016 doi: /hilas.016.htb.1 4. Heig Cases Maximilia Höge Tobias Saule Simo Holbege Nikolai Liliefei Alexade Guggemos Tio idam Domiik sse Vale Tosa Vladimi Pevak Jes Limpe Adeas Tüema Ulf Kleiebeg Feec Kaus ad Ioachim Pupea Caviy-ehaced high-hamoic geeaio a 50 MH High Iesiy Lases ad High Field Pheomea 016 doi: /hilas.016.hm6b.6 5. Balás Majo meic Balogh Kaali Vajú Kaali Kovács Basia Maschweus Balas Fakas Sylvai Maclo Liea Radig Pio Rudawski Chisoph Heyl Helee Coude- Aleiac Pe Johsso Ae L'Huillie Vale Tosa Macoscopic Opimiaio of High

11 Hamoic Geeaio fo High Powe Lase Pulses High Iesiy Lases ad High Field Pheomea 016 doi: /hilas.016.hm6b.4 6. C. M. Heyl H. Coude-Aaleiac M. Miada M. Louisy K. Kovacs V. Tosa. Balogh K. Vajú A. L'Huillie A. Couaio ad C. L. Aold xeme-scale Noliea Opics i Gases uopea Cofeece o Aoms Molecules ad Phoos CAMP 7. C. M. Heyl H. Coude-Aleiac M. Miada1 M. Louisy K. Kovacs V. Tosa. Balogh K. Vajú A. L'Huillie A. Couaio ad C. L. Aold Scale-ivaiace - A fudameal Piciple of Noliea Opics i Gases Foies i Opics FiO 8. C. L. Aold C. M. Heyl H. Coude-Aleiac M. Miada M. Louisy K. Kovacs V. Tosa. Balogh K. Vajú A. L Huillie ad A. Couaio egy scalig of gas oliea opics Ieaioal Symposium o Filameaio COFIL A. Bede V. Tosa: Modelig lase-iduced molecule exciaios usig eal-ime imedepede desiy fucioal heoy Cue Teds i Theo. Chemisy Kaków Polad 10. V. Tosa High ode hamoic geeaio i muliply ioied plasma Ulafas Pheomea Saa Fe USA 11. V. Tosa K. Kovacs Chaaceisics of femosecod lase pulses popagaig i muliple ioied ae gases I. Cof. o Highly Chaged Ios Kielce Polad 1. A. Falamas V. Tosa I. Simo M. Hedesiu Rama micospecoscopy of sem cells: appoach o moio he CBCT adiaio effec Ieaioal School of Biophysics Spli Coaia