Μετρολογία παλμών χρονοδιάρκειας αττοδευτερολέπτων και εφαρμογές υψηλής τάξης αρμονικών

Στην παρούσα εργασία, παλμοί φωτός χρονικής διάρκειας στην κλίμακα των αττοδευτερολέπτων (10-18 δ) έχουν παραχθεί κατά την αλληλεπίδραση παλμών λέιζερ με αέρια. Δύο από τις πιο δημοφιλής μεθόδους (2-IVAC και RABITT) έχουν χρησιμοποιηθεί για τον χαρακτηρισμό αυτών των παλμών. Η σύγκριση αυτών των μεθόδων, η οποία πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά στη παρούσα εργασία, οδήγησε στην εξαγωγή πολύ χρήσιμων συμπερασμάτων αναφορικά με τα προτερήματα και μειονεκτήματα της κάθε μεθόδου. Επίσης, στην παρούσα εργασία έχει αναλυθεί η επίδραση και συνεισφορά των διαφόρων κβαντικών τροχιών των ηλεκτρονίων στην παραγωγή των αρμονικών. Τέλος, οι παραγόμενες αρμονικές χρησιμοποιήθηκαν και στην μελέτη της δυναμικής διεγερμένων καταστάσεων των μορίων του οξυγόνου και του αιθυλενίου όπου οι χαρακτηριστικοί χρόνοι διάσπασης έχουν μετρηθεί. Για περισσότερες λεπτομέρειες αναφέρθητε στην Αγγλική έκδοση του κειμένου.Real-time studies of ultra-fast evolving quantum systems require even faster probe mechanisms. For electronic systems on the atomic scale sub-femtosecond laser pulses are suitable. High-order harmonic generation can produce the necessary broad spectrum to support such short pulses. Under certain phase-matching conditions a subset of the emitted radiation can be well phase-locked resulting in attosecond laser pulses. To extract sound information from the experiments' results, accurate and reliable temporal and structural assessment of these pulses is indispensable. Various attosecond metrology methods have been proposed and some applied. Most of these rely either on a two-color photo-ionization of an atomic system by both the extreme-ultraviolet attosecond pulses and the fundamental infrared radiation together or they rely on a second-order autocorrelation based on a two-photon ionization by the mere attosecond pulses alone. Two techniques underlying most of the attosecond metrology methods were compared and evaluated. These are the reconstruction of attosecond beating by interference of two-photon transitions (RABITT) and the second- order intensity volume-autocorrelation (2IVAC). Despite considerable controversy on the applicability and reliability of these two methods, a direct comparison between them has been missing. This thesis _lls that gap and examines the strengths and limitations of these and other metrology methods based on them. In this context a dispersionless second-order autocorrelator was set up and tested by measuring the interferometric autocorrelation of the 1.87 PHz _fth harmonic pulse. Both metrology methods were applied and compared leading to the conclusion, that RABITT may underestimate the pulse duration. The participation of di_erent quantum-paths to the high harmonic generation process in gases, shown here for several phase-matching conditions, has rami_cations on applying cross-correlation methods for attosecond metrology as well as on atomic-molecular tomography and precision measurements with extreme ultraviolet (XUV) frequency combs. Additionally, studying the photo-dissociation dynamics of ethylene and oxygen, utilizing the same apparatus as used for the metrology, revealed their decay times of a few femtoseconds