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;
• Sammenligne grænserne for metoderne til frembringelse af ultrahurtige laserpulser med parametre såsom effekt og pulsens varighed;
• 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;
• Skabe et blueprint over opbygningen af et ultrhurtigt lasersystem og argumentere for, hvordan de trufne valg opfylder kravene til specifikke anvendelser;
• Beskrive, vigtigheden af carrier-envelope stabilitet i udviklingen af kilder til single-cycle og sub-cycle lyspulser og optiske frekvenskamme;
• Designe en metodologi for frembringelse af midt-infrarød og terahertz-stråling baseret på ikke-lineær optisk frekvenskonvertering, og forklare det teoretiske grundlag for vekselvirkningen;
• Sætte udviklingen for dette område i en større sammenhæng, når grænseområdet mellem grundlæggende videnskab og nutidig spektroskopi samt metrologiske målinger undersøges med henblik på en forståelse af de grundlæggende egenskaber af dynamiske processer i komplekse materialer.
• Snalysere eksperimentelle spektroskopidata fra laboratoriet med henblik på at bestemme fysiske egenskaber af et materiale.

Kurset er sammensat af tre blokke: Fundamental teori, praktiske systemer og anvendelser. Disse blokke indeholder følgende emner:
• Overblik over essentielle egenskaber ved lasere og overblik over ultrahurtige lyspulser;
• Frembringelse og modellering af ultrahurtige laserpulser;
• Dispersion af ultrahurtige laserpulser og teknikker til pulskomprimering;
• Måleteknikker til ultrahurtige laserpulser: Korrelationsmetoder og fuld rekonstruktion af
det elektriske felt;
• Udvikling af chirped pulse amplification (CPA);
• Parametrisk forstærkning og frekvenskonvertering;
• Carrier envelope fasestabilitet, few-cycle laserpulser og optiske frekvenskamme;
• Moderne ultrahurtige lasersystemer;
• Ultrahurtige midt-infrarøde og terahertz kilder;
• Varme emner i ultrahurtig videnskab: Ultrahurtig spektroskopi (pump-probe, tr-ARPES,
UED m.fl.), strong-field fænomener, etc; 29. april, 2022