Zentrum für Optische Technologien (ZOT)

• Murat-Jakub Ilhan (Wissenschaftlicher Mitarbeiter, 2023-2024)
  Thema: Transiente Absorptions Spektroskopie und RABBITT, Ablenkung von Licht an Ultraschallfeldern in Luft
• Max Steudel (Doktorand, 2022-2025)
  Thema: Erzeugung gezielter Volumenmodifikationen in Glas mit ultrakurzpuls Lasern
• Steven Eckstein (Abschluss: Bachelorarbeit, 2024)
  Thema: Erzeugung gezielter Volumenmodifikationen in Glas mit ultrakurzpuls Lasern
  Titel der Arbeit: Modellierung der Fokuslage von ultrakurzen Laserpulsen in Quarzglas
• Christian Deyhle (Abschluss: Masterarbeit Dez 2022)
  Titel der Arbeit: „Titan:Saphier Laserdesign“
• Daniel Schmidt (Abschluss: Masterarbeit Nov 2022)
  Thema: RABBITT
  Titel der Arbeit: „Approximation of the phase of diploe transitions of quasi-free electrons“
• Johannes Breitmeier (Abschluss: Bachelorarbeit Okt 2024)
  Thema: Ultraschall imaging
  Titel der Arbeit: „Charakterisierung und Simulation von Ultraschallwandlern für Sono-Photonische Experimente“

Kollaborationspartner: Prof. Klaus Bartschat (Drake University, USA), Dr. Christian Ott (MPIK Heidelberg), Prof. Dr. Thomas Pfeifer (MPIK Heidelberg)

Quantenpfad Interferenzen

Wir untersuchen, wie die spektrale Phase von Attosekunden-Pulszügen den optischen Wirkungsquerschnitt in der transienten Absorptionsspektroskopie (TA) beeinflusst. Die Wechselwirkung von extrem ultravioletten (XUV) und zeitverzögerten Nahinfrarot (NIR) Feldern mit einem atomaren oder molekularen System bestimmt die Dynamik.

Veröffentlichungen:

Jakob et al. “Extracting RABBITT-like phase information from time-dependent transient absorption spectra”; arXiv:2503.00469 [physics.atom-ph]; https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.00469

Konferenzbeiträge:

Jakob et al. „Extracting RABBITT-like phase information from time dependent transient absorption spectra“; DPG Frühjahrstagung 2025-Bonn/ Vortrag A6.3

Gefördert durch: CZS: P2022-03-018

Laufzeit: Jan 2023- Dez 2024

Mittel: 750T Euro

Kollaborationspartner: Prof. Mario Kupnik (Technische Universität Darmstadt), Dr. Christoph Heyl (Helmholtz-Institut Jena)

Licht ablenken in Luft

Ziel dieses Projekts ist es, berührungslose Kontrollmöglichkeiten für Photonen, die ohne den Einsatz von Festkörpern auskommen, zu entwickeln. Ermöglicht werden soll dieses ambitionierte aber äußerst vielversprechende Vorhaben durch den Einsatz von Ultraschallwellen (Sono) zur Kontrolle von Photonen und Laserpulsen in Gasen und auch gasförmigen Metafluiden.

Veröffentlichungen:

Schrödel et al. „Acousto-optic modulation of gigawatt-scale laser pulses in ambient air” Nat. Photon. 18, 54–59 (2024) (https://doi.org/10.1038/s41566-023-01304-y)

Schrödel et al, “Berührungslose Lichtkontrolle in Luft: Photonik”, Physik in unserer Zeit 2024

Konferenzbeiträge:

C. Haugwitz et al., "A 220 kHz Air-Coupled Spiral Ultrasonic Phased Array Using Waveguides," 2024 IEEE Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Joint Symposium (UFFC-JS), Taipei, Taiwan, 2024, pp. 1-4, doi: 10.1109/UFFC-JS60046.2024.10793804.

J. H. Dörsam et al., "Precise Resonance Frequency Tracking Based on a DSP-Implemented Virtual Vector Voltmeter," 2024 IEEE Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Joint Symposium (UFFC-JS), Taipei, Taiwan, 2024, pp. 1-4, doi: 10.1109/UFFC-JS60046.2024.10793929.

Schrödel et al, “Gigawatt-Scale Acousto-Optic Modulation in Ambient Air”, CLEO conference 2023

Schrödel et al., “Gas-Based Sono-Photonics Demonstrated via 20 GW-Scale Laser Pulse Deflection”, HILAS conference 2024

Schrödel et al., “Acousto-optic modulation of GW-scale beams in ambient air”, Photonics West 2024

Preise:

Erteilung des „DESY Innovation awards“ an das SOPHIMA team im Novmeber 2024  (Video)

Kollaborationspartner: Prof. Mario Kupnik (Technische Universität Darmstadt), Dr. Christoph Heyl (Helmholtz-Institut Jena)

Ultraschallfelder durch optische Methoden charakterisieren

Die herkömmliche Charakterisierung von Ultraschallfeldern mit Mikrofonen führt üblicherweise zu Messrückkopplungen. Daher werden optische Charakterisierungsmethoden von Schallfeldern mittes Schlieren-Imaging und Fizeauinterferometrie erarbeitet. 

Konferenzbeiträge:

Schuster et al. “Interferometric Visualization of High-Power Standing Ultrasound Fields”; DPG Frühjahrstagung 2025-Bonn/ Poster K6.6

Veröffentlichungen:

Max Steudel et al. "Noninvasive characterization methods for ultra-short laser pulse induced volume modifications," Optics Express, https://doi.org/10.1364/OE.515308

Konferenzbeiträge:

Bauer et al. “Examination of structures in transparent materials using scanning acoustic microscopy (SAM)”; DPG Frühjahrstagung 2025-Bonn/ Poster Q 49.34

Titel: „Zwei-Photonen Polymerisation von Harzen ohne Initiatormoleküle“

Gefördert durch: Kessler+CO: EXPLOR-23AH

Laufzeit: 2023- 2025

Mittel: 40T Euro

Kollaborationspartner: Prof. Dr. Andreas Heinrich (ZOT, Hochschule Aalen)

Welche physikalischen Effekte sind die Ursache für die Brechungsindexänderung bei der Polymerisierung von Harzen?

Wenn flüssiges Harz photo-polymerisiert wird, ändert sich der Brechungsindex. Ziel ist es, die physikalischen Ursachen der Brechungsindexänderung genauer zu verstehen. Mit diesem Explorantrag sollen erste Schritte unternommen werden den Polymerisationprozess insofern zu vereinfachen, dass keine nicht unbedingt notwenigen Moleküle, wie z.B. Initiatoren oder UV-Blocker, in das Harz gemischt werden. Dieses Material soll über einen Zwei-Photonen-Absorptions Prozess mittels eines sub-15 fs Laser, der aus Hamburg als Dauerleihgabe zur Verfügung stehen wird, ausgehärtet werden. Die räumliche und zeitliche Brechungsindexänderung wird mit einem für dieses Projekt angepassten Messplatz, der von der AG-Heinrich (ZOT) bereitgestellt wird, vermessen und ausgewertet.

Veröffentlichungen:

Heinrich, Harth, "Evaluation des Brechungsindexes während der Polymerisation von UV-härtbaren Acrylaten"; DGaO-Proceedings 2024 – http://www.dgao-proceedings.de – ISSN: 1614-8436 – urn:nbn:de:0287-2024-B009-6

Hägele, Rank, Terborg, Heinrich, and Pruneri, "Comprehensive optical monitoring of photopolymer curing for additive manufacturing of diffractive elements," Optics Express 32, 35212-35227 (2024), https://doi.org/10.1364/OE.530967

Titel: "RABBITT mit geformtend Feldern: Messung von Dipol-Übergängen im Kontinuum"

Gefördert durch: DFG: QUTIF – HA 8399/2-1 (MPIK)

Laufzeit: Sep. 2019- März 2023

Mittel: 262T Euro

Kollaborationspartner: Dr. Robert Moshammer (MPIK Heidelberg), Prof. Thomas Pfeifer (MPIK Heidelberg)

Dynamics in the Attosecond Range:

Direct observation of ultrafast electron motion in atomic or molecular systems is an aspect of fundamental physics and is enabled by the generation of attosecond pulses in the XUV spectral region. A major advantage of attosecond pulse trains over isolated attosecond pulses is their high spectral resolution while maintaining high temporal resolution. The goal is to study photoionization in atoms and molecules with attosecond pulse trains. Of particular interest are the continuum-continuum transitions near the ionization threshold.

Here you find a short lab tour showing our experimental setup in Heidelberg:
Multi-Sideband-RABBITT: Video (German) 

Publications:

D. Bharti et al., "Multi-sideband interference structures by high-order photon-induced continuum-continuum transitions in helium", https://doi.org/10.1103/PhysRevA.109.023110

AT Bondy et al., "R-matrix with time-dependence calculations for three-sideband RABBITT in helium", Eur. Phys. J. D (2024) 78:106, https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-024-00900-z

D. Bharti et al., „Multisideband interference structures observed via high-order photon-induced continuum- continuum transitions in argon,“ Physical Review A 107 (2), 022801 (2023), https://doi.org/10.1103/PhysRevA.107.022801

H. Srinivas et al., "High-repetition rate attosecond beamline for multi-particle coincidence experiments," Optics Express 30 (2022) 13646

D. Bharti et al., "Decomposition of the transition phase in multi-sideband schemes for reconstruction of attosecond beating by interference of two-photon transitions," Phys. Rev. A 103 (2021) 022834

A. Harth et al., "Extracting phase information on continuum-continuum couplings," Phys. Rev. A 99 (2019) 023410