Ultrakrátké laserové pulzy se využívají v mnoha oblastech fyziky či chemie k měření jevů, které probíhají na velmi krátkých časových škálách (většinou ps-ns). Tato přednáška je zaměřena na seznámení s fyzikou ultrakrátkých laserových pulzů s dobou trvání v oblasti femtosekund. V rámci přednášky jsou představeny teoretické přístupy a praktické aspekty spojené s lineárními a nelineárními optickými jevy doprovázejícími šíření ultrakrátkých pulzů látkou, jejich generací, praktickým využitím a charakterizací jejich vlastností.

Ultrashort laser pulses have applications in many fields of physics or chemistry for measurement of ultrafast phenomena occurring on short timescales (typically ps-ns). This lecture is focused on the introduction to the physics of ultrashort laser pulses with time durations in the femtosecond domain. We will discuss practical and theoretical concepts related to linear and nonlinear optical phenomena related to ultrashort pulse propagation in matter, their generation, practical applications and characterization of their properties.

Rullière, Claude (Ed.): Femtosecond Laser Pulses: Principles and Experiments, Springer-Verlag, Berlin, 2005

J.-C. Diels, W. Rudolph: Ultrashort laser pulse phenomena, Elsevier, Heidelberg, 2006

C. D. Lin, Anh-Thu Le, Cheng Jin, Hui Wei: Attosecond and Strong-Field Physics: Principles and Applications, Cambridge University Press, Cambridge, 2018

J. Shah: Ultrafast Spectroscopy of Semiconductors and Semiconductor Nanostructures, Springer, Berlin, 1996

Kärtner, F. X.: Few-Cycle Laser Pulse Generation and Its Applications, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2004

Boyd, R. V.: Nonlinear Optics, Academic Press, San Diego, 1992

1. Úvod, motivace a přehled důležitých aplikací ultrakrátkých laserových pulzů.

2. Šíření optických pulzů v lineárním prostředí, kompenzace disperze.

3. Šíření optických pulzů v nelineárním prostředí, komprese pulzů pomocí nelineárních jevů, konverze vlnové délky.

4. Generace ultrakrátkých pulzů pomocí synchronizace modů, teorie aktivní a pasivní synchronizace modů, Hausova rovnice.

5. Femtosekundové lasery - typy, typická uspořádání. Zesilovače femtosekundových laserových pulzů, optické parametrické zesilovače a oscilátory.

6. Měření parametrů femtosekundových laserových pulzů. Tvarování pulzů.

7. Femtosekundový frekvenční hřeben, stabilizace fáze ultrakrátkých pulzů. Zdroje šumu a jeho potlačení v experimentech.

8. Generace vysokých harmonických frekvencí, attosekundové pulzy, charakterizace.

9. Generace a měření THz pulzů.

10. Generace koherentních rentgenových pulzů pomocí laseru na volných elektronech (X-FEL).

1. Introduction, motivation and important applications of ultrashort laser pulses.

2. Ultrashort pulse propagation in linear media, dispersion compensation.

3. Ultrashort pulse propagation in nonlinear media, nonlinear pulse compression, wavelength conversion.

4. Generation of ultrashort pulses by mode-locking, theory of active and passive mode-locking, Haus master equation.

5. Femtosecond lasers – types, typical setups. Femtosecond amplifiers, optical parametric amplifiers and oscillators.

6. Characterization of femtosecond laser pulses. Pulse shaping.

7. Femtosecond frequency comb, carrier-envelope phase stabilization. Noise sources and its reduction in experiments.

8. High harmonic generation, attosecond pulses, characterization.

9. Generation and measurement of THz pulses.

10. Generation of coherent X-ray pulses using free-electron lasers (X-FEL).