Mukamel教授的群体兴趣集中在新型超快多维相干光谱方案的设计上,用于在凝结相中探测和控制电子和振动分子动力学;理论和计算研究和应用包括分子的非线性X射线光谱;光学和光子材料的多体理论;用于计算电子激发和共轭聚合物,分子纳米结构,发色团聚集体以及半导体和太阳能电池纳米颗粒的非线性光谱的时间依赖性密度矩阵框架;蛋白质和DNA中的折叠和动态波动;远程电子转移,能量漏斗和集体非线性光学响应的生物光收集复合物;单分子光谱中的光子统计;量子和经典光学响应中的非线性动力学和波动。
同时,能量结构域中的高分辨率X射线光谱也可以提供对分子系统中超快染色器过程的有用见解。使用单色同步加速器X射线辐射,可以在分子中对特定原子核壳的共振激发。核心兴奋状态的寿命因几个飞秒而异,具有激发能量的相对较浅的核心孔高达1 keV,直到具有较高激发能的深核孔的attosentime量表。通过发射X射线光子或螺旋钻电子的发射在核心激发态的寿命内,可以作为探测分子在同一时间尺度上发生的任何动力学过程的探测。这是“核心时钟”光谱(CHC)的基本概念。6关于
目前,基于高阶谐波发电(HHG)的台式超级紫外线(XUV,10-124 eV)和软X射线(从124 eV到几个KEV)辐射的台式超快来源显然是在对电子超时时间量表的行为方面的科学进步明显促进了科学进步。1–7这些来源成功的关键点依赖于结合极端和空间分辨率的独特能力,从而使超快动力学具有原子特异性和化学环境敏感性,直至达到了时间范围的时间域(1 as = 10-18 s)。除了在极端时间尺度上揭示动力学的惊人潜力外,HG技术仍在持续进展,旨在克服几个基本限制,从而极大地阻碍其应用。例如,HHG的显着较低的转化效率仍然代表一个主要问题,尤其是在Soft-X射线中
•使用激光,凝结相,纳米系统和腔体光学系统研究基本科学问题。•探索激光辐射与物质在超高强度下的相互作用,并使用超短激光脉冲 - 直至tosecond域。•开发使用高强度,超短,X射线从自由电子激光器来测量物质中的电子和结构动力学的方法•开发和应用基于光子学的工具作为生命科学,旨在了解生物学的基本机制,以了解生物学的基本机制,以更好地诊断和开发量子的技术•用于范围和开发成像技术•世界化的技术••了解成像技术•基于量子光学的密码学。•开发高级理论和计算技术,以模拟复杂激光诱导的动力学,非线性光学和超耗电激光脉冲。•利用量子机械性能开发超高精度传感器•生成,操纵和测量光的量子状态
摘要:金属纳米结构对光学激发的响应导致局部表面等离子体(LSP)生成,并在例如量子光学和纳米光子学中驱动纳米级场限制驱动应用。Terahertz域中的现场采样对追踪此类集体激发的能力产生了巨大影响。在这里,我们扩展了此类功能,并在更相关的Petahertz域中对LSP进行直接采样。该方法允许以亚周期精度测量任意纳米结构中的LSP场。我们演示了胶体纳米颗粒的技术,并将结果与有限差分的时间域计算进行了比较,这表明可以解决等离子体激发的堆积和逐步化。此外,我们观察到了几个周期脉冲的光谱阶段的重塑,并通过调整等离激元样品来证明临时脉冲成型。该方法可以扩展到单个纳米系统,并应用于探索亚周期现象。关键字:等离激光,等离子体动力学,金纳米颗粒,Petahertz现场采样■简介
执行Attosond-Pump Attosent-probe光谱(APAPS)的能力是超快科学的长期目标。第一次开创性的实验证明了APAP的可行性,但重复率较低(10至120 Hz),并且现有设置的大量足迹迄今妨碍了对APAP的广泛利用。在这里,我们使用1 kHz的商业激光系统,在空心核心纤维中直接压缩后进行了两种座椅,以及紧凑的高谐波生成(HHG)设置。后者可以通过使用过量的HHG几何形状并利用HHG培养基中驱动激光器的瞬时蓝光来实现强烈的极端脉络膜(XUV)脉冲的产生。产生了近距离的脉冲,如一色和两色Xuv-Pump Xuv-probe实验所证明的那样。我们的概念允许在许多实验室的极短时间内进行选择性抽水和探测,并允许对其他泵种技术无法访问的基本过程进行调查。
自由电子和光场之间的相互作用构成了一个独特的平台,用于研究物质的超快过程并探索基本的量子现象。具体而言,超快电子显微镜中的光学调制电子作为无创探针,将时空 - 时间 - 能源分辨率推向涂料表 - attosecond-microelectronvolt范围。电子能量远高于所涉及的光子能量,通常使用低电子 - 光线耦合,因此,仅提供有限的量子非线性非线性现象的访问权限,这是纳米结构动态响应的基础。在这里,我们从理论上研究了光子和可比较能量的电子之间的电子光相互作用,揭示了量子和后坐力效应,包括将表面散射电子到光平面波的非散布耦合,无弹性电子反向散射的无弹性电子从受约束的光场进行了散射,并通过强烈的电气 - 光线 - 光线 - 光线 - 光线偶联不足的电子差异不足。我们对电子 - 光 - 物质相互作用的探索有可能在超快电子显微镜中进行应用。
自由电子和光场之间的相互作用构成了一个独特的平台,用于研究物质的超快过程并探索基本的量子现象。具体而言,超快电子显微镜中的光学调制电子作为无创探针,将时空 - 时间 - 能源分辨率推向涂料表 - attosecond-microelectronvolt范围。电子能量远高于所涉及的光子能量,通常使用低电子 - 光线耦合,因此,仅提供有限的量子非线性非线性现象的访问权限,这是纳米结构动态响应的基础。在这里,我们从理论上研究了光子和可比较能量的电子之间的电子光相互作用,揭示了量子和后坐力效应,包括将表面散射电子到光平面波的非散布耦合,无弹性电子反向散射的无弹性电子从受约束的光场进行了散射,并通过强烈的电气 - 光线 - 光线 - 光线 - 光线偶联不足的电子差异不足。我们对电子 - 光 - 物质相互作用的探索有可能在超快电子显微镜中进行应用。
检测从Terahertz到可见光谱结构域的光脉冲的电场波形提供了平均场波形的完整特征,并具有量子光学的巨大潜力,时间域(包括频率bomb)光谱镜,高谐波,高谐波,高旋转性生成和Attosecond Science,可举几例。可以使用电磁抽样进行场分辨的测量,其中激光脉冲通过与另一个较短持续时间的另一个脉冲的相互作用来表征。测得的脉冲序列必须由相同的脉冲组成,包括其相等的载体 - eNvelope相(CEP)。由于宽带激光增益介质的覆盖率有限,在中红外创建CEP稳定的脉冲序列通常需要非线性频率转换,例如差异频率产生,光学参数放大或光学整流。这些技术以单次通道的几何形状运行,通常会限制效率。在这项工作中,我们展示了对谐振系统(光学参数振荡器(OPO))中产生的脉冲的现场分解分析。由于固有的反馈,该设备在给定的输入功率水平上表现出相对较高的转换效率。通过电磁抽样,我们证明了用CEP稳定的几个周期纤维激光脉冲泵送的亚谐波OPO会产生CEP稳定的中红外输出。完整的振幅和相信息使色散控制直接控制。我们还直接在时间域中直接确认了Opo的外来“翻转”状态,在时域中,连续脉冲的电场具有相反的符号。