Spettroscopia di assorbimento transiente
Questa tecnica di pompa-sonda ottica è molto utilizzata in laboratorio e comporta l'eccitazione del campione utilizzando come pompa la luce tunabile dell'amplificatore ottico parametrico (240 – 20000 nm) e come sonda un supercontinuum di luce bianca ritardata nel tempo (240 – 1600 nm). Sia l'assorbimento che la riflettanza transiente possono essere misurati in funzione del ritardo temporale della sonda con una risoluzione temporale di 50 fs.
Fotoluminescenza
Si tratta di una tecnica semplice ma potente per caratterizzare le proprietà ottiche dei materiali. In questo caso ci sono due set-up ottici che possono essere utilizzati in laboratorio: i) Eccitazione a 80 MHz a 800 o 400 nm e analisi della luce emessa con un monocromatore lungo 0,35 m e un CCD o un Si-APD, ii) eccitazione a 1 kHz (240 – 20000 nm) e misurazione della luce emessa, utilizzando conteggio del singolo fotone risolto in tempo in combinazione con un monocromatore e un fotomoltiplicatore. Al primo set-up possono essere accoppiati un criostato e un microscopio, per consentire, rispettivamente, esperimenti a bassa temperatura e risolti spazialmente.
Fluorescenza al Femtosecondo
La fluorescenza al femtosecondo è simile alla tecnica della fotoluminescenza, ma utilizza un impulso ottico invece di un fotorivelatore e strumenti elettronici, per misurare il tempo di ritardo del fotone emesso. Combinando in un cristallo BBO, il fotone emesso con un impulso di 800 nm, e misurando la luce generata come loro somma, è possibile misurare la fotoluminescenza con una risoluzione temporale di 50 fs.
Generazione di Armoniche di Ordine Elevato
La sorgente di armoniche di ordine elevato, in fase di sviluppo in laboratorio, si avvale di processi fortemente non lineari in gas nobili. Quando la luce viene focalizzata a intensità maggiori di 1011 W/cm2, i campi elettrici oscillanti prodotti sono sufficienti a generare armoniche di ordine elevato (fino alla 25esima armonica in Argon) da un processo che può essere descritto in tre fasi: ionizzazione, accelerazione dell’elettrone e ricombinazione. Nel set-up HHG presente in questo laboratorio, la luce viene resa monocromatica e combinata con la luce emessa dall'OPA per eseguire esperimenti UV-Vis/EUV pompa-sonda con risoluzione di 100 fs.
Sonda a singola lunghezza d’onda
Oltre ai più complicati set-up ottici utilizzati in laboratorio è possibile eseguire esperimenti di pompa-sonda con la sonda a singola lunghezza d'onda. In questo caso i campioni possono essere eccitati con una luce di 800 o 400 nm e sondati con una singola lunghezza d'onda generata dall'OPA (240 – 20000nm). La luce della pompa è modulata con un chopper e il segnale pompa-sonda viene estratto utilizzando un amplificatore lock-in. Questo metodo è complementare alla misura dell’assorbimento e riflettività transiente con luce bianca, in quanto consente l'accesso a lunghezze d'onda della sonda nel NIR/MIR (1600 – 20000 nm) non disponibili negli altri esperimenti.
