Kurzfassung
Leistungsstarke ultrakurze Laserpulse im vakuumultravioletten Spektralbereich (VUV) sind von großer Bedeutung für die Untersuchung ultraschneller Prozesse in atomaren und molekularen Systemen, beispielsweise bei Pump-Probe Untersuchungen von Photoionisation und Photodissoziation. Um beliebige elektronische Übergänge frei wählen zu können, ist eine Durchstimmbarkeit der Wellenlänge wünschenswert, was allerdings schwierig umzusetzen ist.
In dieser Arbeit wird eine ultrakurz gepulste Lichtquelle mit einer zentralen Wellenlänge von 133 nm realisiert. Dazu wird ein schrittweises Manipulationsschema verwendet, welches auf ultrakurzen Laserpulsen basiert, die von einem Titan:Saphir-Lasersystem erzeugt werden. Die zweite Harmonische mit einer Zentralwellenlänge von 400 nm dient als Fundamentale für Frequenzverdreifachung in einer gepulsten Gaszelle. Unter Verwendung von Xenon als nichtlineares Medium werden Pulsenergien im VUV von bis zu 1,5 Mikrojoule erreicht. Die Konversionseffizienz der Frequenzverdreifachung beträgt dabei 0,0017.
Ein wesentlicher Fortschritt auf dem Weg zu einer durchstimmbaren Quelle wird durch erfolgreiche Wellenlängenverschiebung im VUV erreicht. Die Methode basiert auf der Anpassung der fundamentalen Wellenlänge in der Fourierebene einer 4f-Geometrie, welche darüber hinaus auch zur Pulskompression verwendet wird. Bei einer Verschiebung der Wellenlänge der fundamentalen UV-Strahlung um 10 nm wird eine Wellenlängenverschiebung des resultierenden VUV-Lichts um 2,8 nm beobachtet.
Powerful ultrashort laser pulses in the vacuum ultraviolet (VUV) spectral range are of great interest for investigating ultrafast dynamics in atomic and molecular systems, such as in pump-probe studies of photoionization and photodissociation. To freely select arbitrary electronic transitions, achieving wavelength tunability is highly desirable but challenging to attain. In this thesis, an ultrashort pulsed light source with a central wavelength of 133 nm is realized, employing a step-wise manipulation scheme of ultrashort laser pulses generated by a Ti:Sa laser system. The second harmonic, centered around 400 nm, serves as the fundamental for third-harmonic generation (THG) in a pulsed gas cell. By utilizing xenon as the nonlinear medium, VUV pulse energies of up to 1.5 microjoule are achieved, with a THG conversion efficiency of 0.0017. A significant advancement toward a wavelength-tunable source is attained through a proof of concept for tunability in the VUV range. The technique is based on the variation of the fundamental wavelength in the Fourier plane of a 4f geometry, which is also used for pulse compression. By shifting the wavelength of the UV radiation over a range of 10 nm, a wavelength shift of 2.8 nm is observed in the resulting VUV light.