Interakce ultrakrátkých laserových pulzů se stabilní fází vůči obálce s látkou

• Název práce v češtině: Interakce ultrakrátkých laserových pulzů se stabilní fází vůči obálce s látkou
• Název v anglickém jazyce: Interaction of few-cycle laser pulses with stable carrier envelope phase with matter
• Klíčová slova: Ultrakrátké laserové pulzy, nelineární optika, dynamika elektronů v pevných látkách
• Klíčová slova anglicky: Few-cycle laser pulses, nonlinear optics, electron dynamics in solids
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Martin Kozák, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 17.07.2019
• Datum zadání: 17.07.2019
• Datum potvrzení stud. oddělením: 15.10.2019
• Konzultanti: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.

Zásady pro vypracování

Disertační práce bude zaměřená na výzkum interakce ultrakrátkých laserových pulzů se stabilní fází vůči obálce (CEP z angl. carrier-envelope phase) se širokopásovými polovodiči a dielektriky. Cílem bude kontrolovat a měřit dynamiku elektronických excitací na časových škálách jednotek femtosekund či kratších. V první části se řešitel bude podílet na stavbě a optimalizaci zdroje ultrakrátkých pulzů se stabilním CEP na bázi nekolineárního parametrického zesilovače kombinovaného s generací rozdílové frekvence. Výsledné fázově-stabilní pulzy umožní při interakci světla s látkou dosáhnout režimu silného pole, kdy převládá excitace pomocí kvantového tunelování. Přesná kontrola CEP bude použita ke studiu koherentních jevů spojených s excitací v režimu silného pole (měření fázově-závislého elektrického proudu, generace vysokých harmonických frekvencí, dynamický Franz-Keldyshův jev). Cílem výzkumu budou dále nekoherentní jevy odehrávající se během interakce ultrakrátkých pulzů s vysokou amplitudou elektrického pole s látkou (ultrarychlé rozptyly, impaktní ionizace, atd.). Mezi studované materiály budou patřit zejména širokopásové polovodiče (diamant) a dielektrika (LiF, MgO, ZnO, Al2O3, a další). Součástí práce bude rovněž vývoj nových experimentálních technik v oblasti časově-rozlišené optické spektroskopie a nelineární optiky.

Seznam odborné literatury

[1] Kärtner, F. X.: Few-Cycle Laser Pulse Generation and Its Applications, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2004
[2] Boyd, R. V.: Nonlinear Optics, Academic Press, San Diego, 1992
[3] Shah, J., Ultrafast Spectroscopy of Semiconductors and Semiconductor Nanostructures, Springer Series in Solid-State Sciences (Springer, New York) 1999.
[4] Články v odborných časopisech

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

This thesis is focused on the research of the interaction of few-cycle laser pulses with stabilized carrier envelope phase (CEP) with wide bandgap semiconductors and dielectrics. The goal is to measure and control the electron dynamics on single-femtosecond or attosecond time scales. In the first part of the thesis, the setup for generation of few-cycle CEP stable pulses will be developed and optimized. The setup is based on noncollinear optical parametric amplification and subsequent difference frequency generation leading to sub-15 fs pulses in mid-infrared spectral region. These pulses will allow to reach the strong-field regime of electron excitation in solids via quantum tunneling. CEP control will be used for the research of coherent electron dynamics in the strong-field regime via detection of CEP-dependent electric current, high-harmonic generation and dynamic Franz-Keldysh effect. Further, ultrafast scattering mechanisms causing momentum dephasing of electrons (scattering on phonons and ionized impurities, impact ionizatin, etc.) will be studied. The studied materials will be mainly wide bandgap semiconductors (diamond) and dielectrics (LiF, MgO, ZnO, Al2O3, etc.). During the thesis, novel techniques of ultrafast laser spectroscopy will be developed.