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SINTESI DI IMPULSI AL FEMTOSECONDO MEDIANTE GENERAZIONE DI TERZA ARMONICA

SAPIENZA UNIVERSITA’ DI ROMA. FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN FISICA. SINTESI DI IMPULSI AL FEMTOSECONDO MEDIANTE GENERAZIONE DI TERZA ARMONICA. Tesi di Laurea Triennale in Fisica. Relatore: Dott. Tullio Scopigno. Candidato:

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SINTESI DI IMPULSI AL FEMTOSECONDO MEDIANTE GENERAZIONE DI TERZA ARMONICA

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Presentation Transcript

  1. SAPIENZA UNIVERSITA’ DI ROMA FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN FISICA SINTESI DI IMPULSI AL FEMTOSECONDO MEDIANTE GENERAZIONE DI TERZA ARMONICA Tesi di Laurea Triennale in Fisica Relatore: Dott. Tullio Scopigno Candidato: Maria Chiara Braidotti ANNO ACCADEMICO 2011/2012

  2. Motivazione: ScatteringRaman stimolato & Pump - Probe • Ottica non lineare: Generazione di Terza Armonica • Analisi delle misure e risultati

  3. Motivazione: ScatteringRaman stimolato & Pump - Probe • Ottica non lineare: Generazione di Terza Armonica • Analisi delle misure e risultati

  4. ScatteringRaman ScatteringRaman stimolato Scattering Raman stimolato Scattering Raman Osservazione: la coerenza vibrazionale è generata dalla presenza simultanea dei due impulsi.

  5. Scattering Raman stimolato e Pump & Probe Si aggiunge un impulso di pump ultracorto che dà inizio alla reazione chimica d’interesse.

  6. Motivazione: ScatteringRaman stimolato & Pump - Probe • Ottica non lineare: Generazione di Terza Armonica • Analisi delle misure e risultati

  7. Ottica non lineare Dalle equazioni di Maxwell: Si scrive: Si ricava:

  8. Generazione di Terza Armonica La luce di terza armonica può essere generata attraverso due processi: • Generazione diretta del terz'ordine dovuta alla suscettività non lineare χ⁽³⁾ • oppure: • attraverso due processi del secondo ordineχ⁽²⁾, ovvero la generazione • di seconda armonica (SHG) e la generazione di frequenza somma (SFG).

  9. Generazione di Terza Armonica diretta Polarizzazione non lineare del terz’ordine è Maxwell

  10. Generazione di Terza Armonica: SHG + SFG

  11. Phase Matching sinc²(Δk L/2) Δk L/2 Osservazione: l’efficienza dei processi decresce quando |Δk|L aumenta

  12. Efficienza THG vs efficienza SHG + SFG Sotto le ipotesi di: • svuotamento; • walk off; • dispersione delle velocità di gruppo trascurabili. • Difficile phasematching:

  13. Motivazione: ScatteringRaman stimolato & Pump - Probe • Ottica non lineare: Generazione di Terza Armonica • Analisi delle misure e risultati

  14. Apparato sperimentale Generazione di Terza Armonica Caratterizzazione dell’impulso Spettro della Terza Armonica λ/2 SHG BBO Lamina di compensazione di Calcite THG BBO

  15. Caratterizzazione impulso Durata temporale Apparato sperimentale Effetto Kerr dove

  16. Caratterizzazione dell’impulso Efficienza Quadratico

  17. THG come SHG + SFG in regime di svuotamento non trascurabile

  18. Caratterizzazione dell’impulso Efficienza Quadratico Regime di svuotamento non trascurabile

  19. Caratterizzazione dell’impulso Durata impulso della fondamentale Energia impulso di Terza armonica Temperatura del laboratorio

  20. Caratterizzazione dell’impulso Correlazioni μ₁=1,64μJ σ₁=0,03μJ μ₂=1,54μJ σ₂=0,05μJ

  21. Conclusioni • Generazione sperimentale di impulsi di terza armonica nell’UV comepumpper spettroscopia FSRS; • Strategia: due processi χ⁽²⁾, vs singolo processo χ⁽³⁾, analisi efficienze e phasematching dei processi; • Caratterizzazione sperimentale di spettro (265,3 ±0,2)nm con larghezza di banda (3,5±0,1)nm , durata (173±3)fs , efficienza che va dal 0,1% al 6% nel range di energia [40, 800] μJe stabilità attorno al 3,8%.

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