In der vorliegenden Arbeit wurde die Steuerung photoinduzierter Prozesse an kalten und ultrakalten Alkalidimeren mit geformten Femtosekunden-Laserpulsen untersucht, sowie die zeitaufgelösten Spektren ultrakalter Ensembles experimentell und theoretisch analysiert. Die Methode der adaptiven Pulsformung wurde im ersten Teil der Dissertation für die isotopenselektive Optimierung von Alkalidimeren in einem Überschallmolekularstrahl angewendet. Ein auf evolutionären Strategien basierender Algorithmus, in Kombination mit einem Flüssigkristallmodulator und einer Molekülquelle ermöglicht dabei die automatisierte Kontrolle photoinduzierter molekularer Vorgänge in der Gasphase. Ein besonderer Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Analyse und Interpretation der optimierten Pulsformen. Diese beinhalten intrinsische Informationen über die quantenmechanischen Strukturen der gesteuerten Prozesse. So konnten z. B. durch das Auffinden von Übergangsfrequenzen zwischen molekularen Schwingungsniveaus unterschiedlicher elektronischer Zustände in den Spektren der simultan phasen- und amplitudenmodulierten Lichtfelder bei der Optimierung des atomaren Isotopenverhältnisses I(39K+/41K+) Hinweise auf die Fragmentation des Kaliummoleküls im ionischen Zustand erhalten werden. Mit diesem System, in dem die Ionisation und die Fragmentation als zwei konkurrierende Prozesse vorkommen, wurde erstmalig eine Mehrzieloptimierung mit physikalisch relevanten Observablen erfolgreich durchgeführt. Am Beispiel des KRb wurde die isotopenselektive Anregung mit der bisher höchsten spektralen Auflösung untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit sind die Ergebnisse der Experimente zur Wechselwirkung ultrakalter Gase mit Femtosekunden-Laserpulsen präsentiert. Zunächst wurde eine Rückkopplungsschleife zur optimalen Anregung und Fragmentation ultrakalter Rubidiummoleküle in einer magneto-optischen Falle realisiert. Es konnte gezeigt werden, dass mittels parametrischer Optimierung die Anregungseffizienz ultrakalter Rb2 gegenüber einem ungeformten Puls gleicher Energie um 25% erhöht wird. Um dem Ziel der Photoassoziation ultrakalter Atome mit ultrakurzen Laserpulse näher zu kommen wurden zeitaufgelöste Experimente an einem dichteverbesserten Aufbau (dark SPOT) durchgeführt. Die zweifarbige Pump-Probe-Folge bestand dabei aus einem in der Fourierebene spektral abgeschnittenen roten Anregungspuls und einem grünen Ionisationspuls. Es konnte eine charakteristische Dynamik des molekularen Ionensignals beobachtet werden, welche systematisch durch mehrere Parameteränderungen erforscht wurde. Mit Hilfe quantendynamischer Berechnungen konnte gezeigt werden, dass die Ursache der Oszillationen nicht auf eine molekulare Wellenpaketdynamik, sondern auf einen elektronischen Effekt als Folge der spektralen Filterung des Pump-Pulses zurückzuführen ist. Die Messungen zur atomaren Dichteänderung in der Falle liefern Hinweise auf fs-Photoassoziation. Diese findet durch nicht- resonante Anregung schwach-gebundener, langreichweitiger Schwingungszustände in der Nähe der molekularen Dissoziationsgrenze statt.
In this work the control of photoinduced processes on cold and ultracold alkaline dimers using femtosecond laser pulses was investigated. Moreover, the time resolved spectra of ultracold ensemble was analysed experimental and theoretical. In the first part of the dissertation, the method of adaptive pulse shaping was used for the isotopomer selective optimization of alkaline dimers in a supersonic molecular beam. A combination between a self-learning algorithm based on evolution strategies, a liquid crystal modulator and a molecular source allows the automated control of photoinduced molecular processes in the gasphase. The particular focus of this work is the analysis and interpretation of the optimized pulse shapes. They contain intrinsic information about the quantum mechanic structure of the controled processes. In the case of the optimization of the atomic isotope ratio I(39K+/41K+), the spectra of the simultaneous phase- and amplitude modulated electrical fields show transition frequencies between vibrational levels of the involved electronical states of the potassium dimer , which leads to the deciphering of the fragmentation process in the ionic state of the molecule. For this system, within the ionisation and fragmentation are two competitive processes, a multi-criterion optimization of physically relevant observables was demonstrated for the first time. The isotope selective excitation of the model system KRb was investigated with the actually highest spectral resolution. The second part of the thesis includes the results of the experiments to the interaction of ultracold gases with femtosecond laser pulses. Initially, the optimized excitation and fragmentation of rubidium molecules was investigated by using a feedback loop in combination with a magneto-optical trap. An excitation efficiency of 25 % of the resulting pulses compared to unshaped pulses of the same pulse energy is obtained by distributing the energy among specific spectral components. In order to achieve the aim of photoassociation of ultracold atoms to molecules by using ultrashort laser pulses, femtosecond resolved sectrosopy was carried out in a density improved configuration (dark SPOT). The two color pump and probe experiment contains a spectrally cut (Fourier plain) red excitation puls and a green ionisation pulse. A characteristic oscillation of the molecular ion signal was observed and investigated systematically by changing of divers parameters. Supported by quantum dynamical calculations, the origin of the observed oscillations was decodet. This has no wave packet dynamic reason, but rather an electronically effect due to the cut by the spectral filtering of the pump pulse. The measurements by different atomic densities deliver details to the fs- photoassociation. This takes place by non-resonant excitation of weakly-bound, long range vibrationstates near to the molecular dissociation limit .
