Interaction of attosecond and femtosecond pulses with atoms and molecules

Abstract

[ES]Hoy en día las herramientas de la ciencia de attosegundos han abierto nuevas vías para acceder al movimiento electrónico ultra-rápido en la materia con resoluciones temporales y espaciales por primera vez observadas. La presente tesis está dedicada al estudio de cómo recuperar información estructural y dinámica asociada a los electrones en átomos y moléculas. Nuestro primer propósito consiste en aplicar algunos esquemas usados en Óptica para reconstruir la amplitud y la fase de pulsos láseres ultra-rápidos pero ahora aplicados a ondas de materia. Mediante el uso de los conceptos de la attosecond streak camera, demostramos que la aplicación de dos pulsos de attosegundos en presencia de un pulso láser de infrarrojo y con intensidad moderada, conduce a la emisión de dos paquetes de ondas de electrones (EWP). El interferograma resultante contiene información completa acerca de la diferencia de fase entre los dos eventos de ionización. Conceptualmente, tal esquema de ionización es equivalente a la técnica de caracterización en Óptica denominada Spectral Phase Interferometry for Direct Electric-field Reconstruction (SPIDER). De manera semejante a la seguida en Óptica, aplicamos el algoritmo SPIDER, pero en nuestro caso con el propósito de recuperar información estructural de sistemas atómicos. Dicha información está codificada en el elemento de transición dipolar complejo entre los estados ligados y los del continuo. Ésta información puede ser obtenida a partir del interferograma final de paquetes de ondas electrónicos y mediante el conocimiento previo de las características del láser. Por otro lado, el retado en la foto-emisión o tiempo de Wigner es una cantidad fundamental relacionada con la dinámica de un EWP cuando éste es ionizado mediante un pulso de attosegundos. La técnica attosecond streaking ha demostrado ser una de las herramientas adecuada para extraer el retardo en el proceso de foto-emisión. Sin embargo, y debido al acoplamiento entre el potencial de Coulomb y el láser (CLC), la información del tiempo de Wigner se observa mezclada en el proceso de medición. Como segundo propósito, en ésta tesis nosotros presentamos un método alternativo para remover el CLC en el proceso de medición del tiempo de Wigner. Con tal fin, usamos una molécula asimétrica tal como el CO. Mediante la medición de dos trazas streaking, una a la izquierda y otra a la derecha con respecto al eje de orientación molecular, el retardo temporal asimétrico izquiera-derecha es extraído. Con ello, demostramos que ésta simple asimetría en la medición de los retardos remueve completamente el llamado CLC. Simultáneamente, nuestros cálculos numéricos sugieren que la asimetría en el tiempo de Wigner es comparable al retardo relativo izquierda-derecha obtenido con el método streaking.