MRI-R2: Acquisition of a High-Power Femtosecond Ti:Sapphire Laser for Ultrafast Terahertz Spectroscopy

MRI-R2:获取用于超快太赫兹光谱的高功率飞秒钛宝石激光器

基本信息

  • 批准号:
    0959341
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-04-01 至 2012-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

0959341HeymanMacalester CollegeMRI-R2: Acquisition of a High-Power Femtosecond Ti:Sapphire Laser Oscillator for Time-Resolved Terahertz Spectroscopy.Technical Summary: This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5). It is increasingly important to understand carrier transport phenomena in electronic materials on picosecond and femtosecond time-scales. We propose to acquire a high-power femtosecond Ti:Sapphire laser oscillator to support characterization of electronic materials at Macalester College. Time-resolved terahertz spectroscopy offers a sub-picosecond probe of conductivity and charge carrier mobility in materials. This application requires a laser producing highly stable, powerful femtosecond laser pulses, and the system requested will provide an ideal balance of laser-power, repetition rate and stability for this purpose. The system will initially be used to study carrier transport in graphene and ultrathin graphite. Graphene, a novel carbon material consisting of a single sheet of carbon atoms, shows exceptional promise as an electronic material. The properties of few-layer graphite are tunable with thickness. The new laser system will also be used to study other electronic materials including semiconductors and semiconductor heterostructures. Our research program will provide education and research training opportunities for advanced undergraduate students in Photonics and experimental Condensed Matter Physics. The PI's research lab has trained 35 advanced undergraduates during the last 15 years. More than two thirds of these students have pursued graduate degrees in Science, Math or Engineering. Layman Summary: This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5). As the clock speeds of computers and transistors are pushed ever higher, it becomes increasingly important to understand how electric charge moves in the materials they are made from on ultra short time scales. Time resolved terahertz spectroscopy can track the motion of electric charge over times as short as 1/100th of a trillionth of a second, a ten-thousandth of the interval between computer clock tics. We can map out in time the processes which occur in transistors and photo-switches when they are switched from "off" to "on" with a pulse of light. We propose to acquire a high-power femtosecond Ti:Sapphire laser oscillator to support characterization of novel electronic materials and research training at Macalester College. The system we are requesting will provide an ideal balance of laser-power, repetition rate and stability for time-resolved terahertz spectroscopy. This system will initially be used to study graphene, a novel material consisting of single sheets of carbon atoms which shows exceptional promise as a material for ultra high-speed, nanometer-scale transistors. Our research program will provide education and research training opportunities for advanced undergraduate students in Photonics and experimental Condensed Matter Physics. The PI's research lab has trained 35 advanced undergraduates during the last 15 years. More than two thirds of these students have pursued graduate degrees in Science, Math or Engineering.
0959341HeymanMacalester CollegeMRI-R2:采购用于时间分辨太赫兹光谱的高功率飞秒钛宝石激光振荡器。技术摘要:该奖项由 2009 年美国复苏和再投资法案(公法 111-5)资助。了解电子材料中皮秒和飞秒时间尺度的载流子传输现象变得越来越重要。我们建议在马卡莱斯特学院购买一台高功率飞秒钛宝石激光振荡器来支持电子材料的表征。 时间分辨太赫兹光谱提供了材料中电导率和载流子迁移率的亚皮秒探针。 该应用需要激光器产生高度稳定、强大的飞秒激光脉冲,并且所需的系统将为此目的提供激光功率、重复率和稳定性的理想平衡。 该系统最初将用于研究石墨烯和超薄石墨中的载流子传输。 石墨烯是一种由单片碳原子组成的新型碳材料,作为电子材料显示出非凡的前景。少层石墨的特性可随厚度调节。新的激光系统还将用于研究其他电子材料,包括半导体和半导体异质结构。 我们的研究计划将为光子学和实验凝聚态物理领域的高年级本科生提供教育和研究培训机会。 PI 的研究实验室在过去 15 年中已培训了 35 名高级本科生。 这些学生中超过三分之二攻读了科学、数学或工程研究生学位。外行摘要:该奖项根据 2009 年美国复苏和再投资法案(公法 111-5)提供资金。随着计算机和晶体管的时钟速度越来越高,了解电荷在超短时间尺度内如何在制造它们的材料中移动变得越来越重要。 时间分辨太赫兹光谱可以在短至万亿分之一秒的 1/100 的时间内跟踪电荷的运动,即计算机时钟抽动之间的间隔的万分之一。 我们可以及时绘制出晶体管和光电开关通过光脉冲从“关”切换到“开”时发生的过程。 我们建议购买一台高功率飞秒钛宝石激光振荡器,以支持马卡莱斯特学院新型电子材料的表征和研究培训。 我们要求的系统将为时间分辨太赫兹光谱提供激光功率、重复率和稳定性的理想平衡。 该系统最初将用于研究石墨烯,这是一种由单片碳原子组成的新型材料,作为超高速、纳米级晶体管的材料显示出非凡的前景。我们的研究计划将为光子学和实验凝聚态物理领域的高年级本科生提供教育和研究培训机会。 PI 的研究实验室在过去 15 年中已培训了 35 名高级本科生。 这些学生中超过三分之二攻读了科学、数学或工程研究生学位。

项目成果

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