Original title: Ultrarychlé vysoce nelineární procesy v diamantu
Translated title: Ultrafast highly nonlinear processes in diamond
Authors: Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (advisor) ; Kloz, Miroslav (referee) ; Kužel, Petr (referee)
Document type: Doctoral theses
Year: 2020
Language: cze
Abstract: [cze] [eng]
Intenzivní několika-cyklové laserové pulsy dokáží při interakci s transparentní pevnou látkou výrazně ovlivnit její vlastnosti. Tyto procesy odehrávající se na femtosekundových časových škálách můžeme studovat pomocí ultrarychlých spektroskopických metod. Tato disertační práce se zabývá vysoce nelineárními procesy v diamantu. Při interakci s krystalickým diamantem jsme pozorovali silné nelineární rozšíření spektra vlivem automodulace fáze, což nám umožnilo vytvořit jednoduchou metodu pro kompresi pulsů vycházejících z laserového oscilátoru. Současně byla pozorována silně nelineární pětifotonová absorpce, u které jsme zjistili výraznou anizotropii a závislost na polarizačním stavu. Pomocí dvousvazkových experimentů typu excitace a sondování jsme představili studium anharmonických jevů v dynamice koherentních fononů v diamantu a dále jsme vytvořili zcela novou techniku detekce vibrací mříže pomocí vícefotonové absorpce. Rovněž se díky vysokému časovému rozlišení experimentů ukázalo, že sub- pikosekundová dynamika elektronů silně závisí na složení a morfologii polykrystalických diamantových tenkých filmů. Experimentální výsledky této práce poskytují ucelený výzkum interakce diamantu s několika- cyklovými laserovými pulsy a vývoj nových spektroskopických metod. Intense few-cycle laser pulses can significantly affect the properties of transparent solids during the interaction. These processes take place on femtosecond time scales and they can be studied using ultrafast spectroscopic methods. This dissertation deals with highly nonlinear processes in diamond. In the interaction with a crystalline diamond, we observed a strong nonlinear broadening of the spectrum due to self-phase modulation effect, which allowed us to create a simple technique for compression of pulses from laser oscillator. At the same time, strongly nonlinear five-photon absorption was observed, in which we found a significant anisotropy and dependence on the polarization state. With two-beam pump and probe experiments we present a study of anharmonic phenomena in the dynamics of coherent phonons in diamond, additionally we created a new detection technique of lattice vibrations using multiphoton absorption. Finally, the high time resolution of the experiments revealed that the sub-picosecond electron dynamics strongly depends on the composition and morphology of the polycrystalline diamond thin films. The experimental results of this work provide comprehensive research into the interaction of diamond with few-cycle laser pulses and the development of new spectroscopic methods.
Keywords: Diamond; Few-cycle laser pulses; Nonlinear optics; Time-resolved laser spectroscopy; Diamant; Nelineární optika; Několika-cyklové laserové pulsy; Časově rozlišená laserová spektroskopie

Institution: Charles University Faculties (theses) (web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository.
Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/122599

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-436316


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Charles University > Charles University Faculties (theses)
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses