(Seminario)

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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

Relatore:

Dott. Tullio Scopigno

Candidato:

Maria Chiara Braidot

ANNO ACCADEMICO 2011/2012 Tesi di Laurea Triennale in Fisica

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❶ _{Motivazione: Scattering Raman stimolato & Pump - Probe}

❷ _{Otca non lineare: Generazione di Terza Armonica}

❸_{Analisi delle misure e risultati}

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Scattering

Raman stimolato

Scattering Raman Scattering Raman stimolato

Scattering

Raman

Osservazione: la coerenza vibrazionale è generata dalla presenza simultanea dei due impulsi.

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Scattering Raman stimolato e Pump & Probe

Si aggiunge un impulso di pump ultracorto che dà inizio alla reazione chimica d’interesse.

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Ottica non lineare

Dalle equazioni di Maxwell:

Si ricava:

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oppure:

 attraverso due processi del secondo ordine χ⁽²⁾, ovvero la generazione di seconda armonica (SHG) e la generazione di frequenza somma (SFG).

Generazione di Terza Armonica

La luce di terza armonica può essere generata attraverso due processi:

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Generazione di Terza Armonica diretta

Polarizzazione non lineare del terz’ordine è

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Phase Matching

Osservazione: l’efficienza dei processi decresce quando |Δk|L aumenta

Δk L/2 si n c² (Δ k L/ 2 )

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❶

Sotto le ipotesi di: • svuotamento; • walk off;

• dispersione delle velocità di gruppo trascurabili.

❷_{Difficile phase matching:}

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Apparato sperimentale

Generazione di Terza Armonica

SHG BBO THG BBO λ/2 Lamina di compensazione di Calcite

Caratterizzazione dell’impulso

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Caratterizzazione impulso

Durata temporale

Apparato sperimentale Effetto Kerr

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Quadratico

Caratterizzazione dell’impulso

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THG come SHG + SFG

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Quadratico

Regime di svuotamento non trascurabile

Caratterizzazione dell’impulso

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Durata impulso della fondamentale Energia impulso di Terza armonica Temperatura del laboratorio

Caratterizzazione dell’impulso

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Caratterizzazione dell’impulso

Correlazioni

μ₂=1,54μJ σ₂=0,05μJ μ₁=1,64μJ σ₁=0,03μJ

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Conclusioni

• _{Generazione sperimentale di impulsi di terza}

armonica nell’UV come pump per spettroscopia FSRS;

• _{Strategia: due processi χ⁽²⁾, vs singolo processo} χ⁽³⁾, analisi efficienze e phase matching 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] μJ e