Beeinflusst der LII Laserpuls die optischen Rußeigenschaften

Emil Klein

Dag Schmidt

Thema der Dissertation ist die Wechselwirkung eines Bose-Einstein Kondensats mit den Lichtmoden eines optischen Ringresonators. Der Ringresonator ermöglicht die definierte Interaktion des Kondensats mit zwei unabhängigen Lichtmoden, die den Resonator in entgegengesetzte Richtungen durchlaufen. Dieses System eignet sich hervorragend für die Untersuchung fundamentaler, kollektiver Wechselwirkungseffekte zwischen Licht und Materie. Die durch das Lichtfeld vermittelte langreichweitige Wechselwirkung stellt eine globale Kopplung zwischen den Atomen her, die zu einem dynamischen, instabilen Verhalten des Systems führen kann. Hierbei wird Licht, das einseitig in den Resonator eingekoppelt wird, durch kohärente Umstreuung an den Atomen zwischen den gegenläufigen Resonatormoden ausgetauscht. Diese Umstreuung führt zu einem selbstverstärkenden Strukturierungsprozess der atomaren Dichteverteilung, dessen Effizienz entscheidend durch die Wahl der Verstimmung zwischen Laserfrequenz und einer Resonanzfrequenz des Resonators beeinflusst werden kann. Infolgedessen weist das gemessene Stabilitätsdiagramm eine starke Asymmetrie auf. Die Arbeit behandelt, neben den experimentellen Methoden, sowohl ein quantenmechanisches-, als auch ein vollständig klassisches Modell, die Aufschluss über die Ursache der beobachteten Asymmetrie geben.

Ralf Thomas Kersten

Markus Hennrich

Zur kontrollierten Erzeugung einzelner Photonen in einem optischen Resonator hoher Finesse werden einzelne Drei-Niveau Atome eingesetzt.Ein von außen eingestrahlter Laserpuls pumpt einen Zweig eines Ramanübergangs im Atom, während das Vakuumfeld des umgebenden Resonators eine Emission entlang des anderen Zweigs stimuliert.Dabei strahlt das Atom ein einzelnes Photon in den Resonator ab.Dieses wird durch den Auskoppelspiegel des Resonators gerichtet in den freien Raum emittiert.Über einen Hanbury-Brown & Twiss-Aufbau lässt sich die nicht-klassische Photonenstatistik der einzelnen Photonen nachweisen.Zudem wird ein Ramanlaser-ähnliches System untersucht, in dem eine kleine Zahl von Atomen zunächst unabhängig voneinander in den Resonator abstrahlt.Mit steigender Atomzahl zeigen sich erste Anzeichen kollektiver Effekte, da die Atome über die Kopplung an eine gemeinsame Mode des Resonators zunehmend in Wechselwirkung treten.

Hermann Haken, Hans Christoph Wolf

Backhaus, Peter

Einer der elementarsten Schritte photochemischer Reaktionen, das photoinduzierte Knüpfen einer chemischen Bindung, ist bis zum heutigen Tage nur unzureichend erforscht. Die vorliegende Arbeit beschreibt zum ersten Mal eine dreidimensionale theoretische Simulation der Photoassoziation, bei der atomare Stoßkomplexe mit Hilfe ultrakurzer Laserpulse in einen stabilen Zustand überführt werden. Der erste Teil beschreibt die theoretische Herleitung des verwendeten Modells und die zur Durchführung der Simulationen erforderlichen Näherungen. Das Modell umfaßt die Freiheitsgrade der Translation bzw. der Schwingung und die der Rotation. Im zweiten Teil wird die Stabilisierung von Stoßkomplexen im elektronischen Grundzustand am Beispiel des HCl untersucht. Dabei werden die inelastischen Streuprozesse der photoinduzierten Assoziation und der damit konkurrierenden Beschleunigung der Stoßpartner erforscht, wobei die Aufmerksamkeit besonders auf Effekte gerichtet wird, die durch den endlichen Drehimpuls der beiden streuenden Atome entstehen. Insbesondere wird die Möglichkeit betrachtet, mit Hilfe von Resonanzzuständen die streuenden Atome H und Cl selektiv in Quantenzuständen mit bestimmter Schwingungs-Energie und spezifischem Drehimpuls zu präparieren. Außerdem werden Vorhersagen über die Meßbarkeit der untersuchten Effekte in Atomstrahlexperimenten getroffen. Im dritten Teil der Arbeit wird die Laserpuls-induzierte Stabilisierung von bimolekularen Stoßkomplexen in einen elekronisch angeregten Zustand am Beispiel der Exciplex-Bildung von Hg2 behandelt. Die Simulationen orientieren sich an dem Experiment von Marvet und Dantus [1], wobei gezeigt werden konnte, daß die im Experiment erzielten Laserpuls-induzierten Assoziations-Reaktionen wirklich bimolekular sind und es sich nicht um unimolekulare Reaktionen mit einem van der Waals-Anfangszustand handelt. Desweiteren werden die im Experiment gemessenen Pump-Probe-Signale simuliert und deren Ursachen aufgeklärt. Das simulierte und thermisch gemittelte Spektrum zeigt dabei eine gute qualitative Übereinstimmung mit dem Experiment.