In dieser Arbeit werden die experimentellen Ergebnisse der ultraschnellen Anregung molekularer Strukturen präsentiert.
Die zentrale Komponente besteht aus einem sub-50-fs-Spektrometer. Dabei handelt es sich um ein Ti:Saphir basiertes Verstärkersystem mit einer Energie von 2.5 mJ und einer Pulsdauer von 32 fs. Die Wiederholrate beträgt 1 kHz und stellt damit einen Kompromiss aus moderater Pulsenergie und bequemer Spektroskopie dar. Ausgehend von 15 fs-Pulsen aus einem spiegelkompensiertem Ti:Saphir-Laser, die in einem reflektiven Pulsexpander auf 150 ps zeitlich gestreckt werden, wird in einer Verstärkerkette aus regenerativer und Vielfachverstärkung die Pulsenergie auf max. 2.5 mJ erhöht.
Für die Durchführung der Experimente muss die Pulsdauer weiter verkürzt werden. Dazu werden die Laserpulse aus dem Verstärker in dielektrischen, gasgefüllten Wellenleitern spektral verbreitert (Selbstphasenmodulation). Nach Kompression mit dispersiven Spiegeln und Prismensequenzen werden bei 800 nm Pulsdauern von 9 fs mit einer Energie von mehr als 0.5 mJ erreicht und zum ersten mal bei 400 nm Pulse mit einer Dauer von 8 fs.
Anrege-Abtast-Experimente von Chlordioxid in verschiedenen Lösungsmitteln werden im vierten Kapitel präsentiert. Das Molekül wird mit einer Wellenlänge von 400 nm angeregt und abgetastet. Die zeitliche Auflösung beträgt 50 fs. Das unterschiedliche Verhalten in den verwendeten Lösungsmitteln zeigt den Einfluss des Lösungsmittelkäfigs auf die Photodissoziation und wird diskutiert.
Das letzte experimentelle Kapitel berichtet über die Ergebnisse der impulsiven Ramanstreuung an Schwefelhexaflourid. Dabei ist die Anregungpulsdauer kürzer als die molekulare Schwingungsperiode (43 fs). Der spektrale Schwerpunkt zeigt kontinuierliche Verschiebung zu langwelligen Komponenten, die in diesem Regime zum ersten mal beobachtet wird. Der Unterschied zu Ramananregung mit Pulsen die länger als die molekulare Schwingungsperiode sind wird diskutiert. Mit der Kompression der rotverschobenen Spektren wird einen neue Methode zur Entwicklung abstimmbarer Ultrakurzpulsquellen im sichtbaren bis infraroten Spektralbereich demonstriert.
In this thesis the experimental results on ultrafast excitation of molecular structures (chlorine dioxide, sulfur hexafluoride) are presented.
The core component of the setup is a 1 kHz 32 fs Ti:Sapphire based laser with 2.5 mJ energy based on chirped pulse amplification technique. 15 fs pulses are stretched by a factor of 10000 and energy enhanced by a chain of regenative and multipass amplification. Compression is done by a simple grating pair. The necessity of dispersion control of at least third order is discussed. The optimization of the System is carried out with the calculations of a ray- tracing program.
For the experiments the pulse duration from the amplifier chain is not short enough. The next step is the spectral broadening of the pulses in dielectric hollow waveguides due to selfphasemodulation in an atomic gases. After compression with prisms and chirped mirrors, the duration of the pulses at 800 nm is 9 fs with more than 0.5 mJ energy. For the first time the compression at 400 nm with the same technique is presented. The duration of these pulses is 8 fs with 0.015 mJ energy. The problems of compression at 400 nm are discussed.
Pump-probe experiments of chlorin dioxide in different solutions is presented. The molecule is pumped and probed with 400 nm, 50 fs pulses. The different behaviour in water, acetonitrile and cyclohexane shows the influence of the caging effect. The appearance of oscillations with 102 fs is in contradiction with gas-phase results. The difference to gas-phase experiments is discussed.
The last chapter reports the impulsive excitation of raman active sulfur hexafuoride in the gas phase. The pulse duration (20 fs) is shorter then the molecular vibration mode (43 fs). The molecule acts as a single-mode raman oscillator without rotational modes. The established theoretical model predicts the generation of lower frequency components in the spectrum of the incident pulse due to impulsive raman excitation of the molecular vibration which is observed experimentally. The compression of the new wavelenghts shows a new method of generating tunable pulses with durations up to 16 fs over a wide range of the laser spectrum, since this process is independent from the incident wavelength.
