Det overordnede formål med kurset er at forstå den fundamentale fysik og teknologi bag ultrahurtige lasere, og at få et forståelse for, hvorledes de muliggør cutting-edge fundamental videnskab samtidig med et stort impact indenfor industrielle anvendelser med stort kommercielt potentiale. Specifikt vil kurset beskrive, hvordan ultrahurtige laserpulser skabes, hvordan de udbreder sig, og hvordan man måler dem. Kurset beskriver også vekselvirkning mellem ultrahurtige laserpulser og materialer, og hvordan de kan anvendes til at undersøge dynamiske processer på femtosekund-tidsskala, der er naturlig for bevægelsen af elektroner i materialet. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Definere meningen med ”ultrahurtig”, og beskrive frembringelsen af ultrahurtige laserpulser baseret på kohærent vekselvirkninger i elektromagnetiske felter;
• Beregne og beskrive grænserne for metoderne til frembringelse af ultrahurtige laserpulser med hensyn til effekt, pulsens varighed og støjegenskaber;
• Beskrive vekselvirkningen mellem ultrahurtige laserpulser og materialer, og evaluere, hvordan denne vekselvirkning påvirker laserpulsen og materialets egenskaber;
• Analysere egenskaberne af ultrahurtige laserpulser og forklare rollen af forskellige optiske komponenter, der bruges til målingen af dem, og differentiere mellem forskellige måleprincippers fordele og begrænsninger;
• Beskrive, hvordan man bestemmer carrier-envelope offset (CEO) af en ultrahurtig laserpulse, hvordan CEO stabiliseres, og forklare sammenhængen med frekvenskamme og (sub-) single-cycle laserpulser;
• Sammenligne opbygningen og parametre for forskellige ultrahurtige lasere og kvalificeret kunne vælge et givet system til en specifik anvendelse;
• Designe en metodologi for frembringelse af midt-infrarød og terahertz-stråling baseret på ikke-lineær optisk frekvenskonvertering (perturbativ og ikke-perturbativ), og forklare det teoretiske grundlag for vekselvirkningen;
• Forklare, hvordan ultrahurtige lasere kan anvendes til frembringelse af vacuum- og ekstremt UV lys, og sætte denne udvikling i perspektiv i forhold til state-of-the-art spektroskopi og metrology til forståelse af fundamentale dynamiske processer i materialer på attosekund-tidsskala;
• Skabe: a) En kort forretningsplan for et nyt produkt baseret på ultrahurtige lasere, som addresserer et eller flere af FN’s udviklingsmål, eller b) En kort forskningsansøgning som adresserer en vigtig nutidig eller fremtidig udfordring i ultrahurtig videnskab. I begge tilfælde er projektets budget maksimalt 1M€.

Kurset indeholder følgende emner;
• Overblik over essentielle egenskaber ved lasere (VIDEO);
• Sikkerhed i forbindelse med arbejde med høj-intensitets lasere (VIDEO);
• Introduktion til ultrahurtig optik: Egenskaber af ultrahurtige laserpulser;
• Udbredelse af ultrahurtige laserpulser: Lineære og ikke-lineære vekselvirkninger;
• Frembringelse af ultrahurtige laserpulser ved hjælp af mode-locking;
• Chirped-pulse amplification: Håndtering af dispersion, puls-komprimering, master-oscillator/​amplifier arkitektur, og optisk parametriske chirped-pulse forstærkere;
• Femtosekund frekvenskamme, carrier-envelope-phase stabilitet, og few-cycle pulser;
• Måleteknikker til karakterisering af ultrahurtige laserpulser: Pulsform (autocorrelation), fuld karakterisering af det elektriske felt (FROG/SPIDER) og støj (fase og intensitet);
• Platforme for modern ultrahurtige lasere: Regenerative og multipass forstærkere, thin-disk og fiberlasere;
• Ultrahurtige midt-infrarøde og terahertz kilder;
• High-harmonic generation, XUV lyskilder og attosekund-pulser;
• Varme emner i ultrahurtig videnskab: Ultrahurtig spektroskopi (pump-probe, tr-ARPES, UED m.fl.), strong-field fænomener, etc;
• Introduktion til videnskabelig skrivestil og kommunikation: Udarbejdelse af projektansøgning (VIDEO) og forretningsplaner (https:/​/​www.nature.com/​articles/​nbt0602supp-BE33). 30. november, 2020