Fourier transform infrared spectroscopy for characterization of driving pulse in HHG

High-order harmonic generation (HHG) was first observed in gas in 1987, then in solids in 2011. Laboratory UDynI actively leads some research on HHG. To improve the understanding of the measurements, the beamline needs a system to measure the driving field spectrum. The purpose of this master thesis is to exploit Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy to characterize the mid-IR beam driving the solid-HHG experiments led in the laboratory. Both HHG and FTIR are examined theoretically in the document. An FTIR system was implemented, including both an optical setup and an acquisition software. The optical setup is based on the Mach-Zehnder interferometer. A delay stage was added to the classical scheme to enable interferogram measurements. The software drives the acquisition. The process is automized, according to the spectral performance requirement from the user. Numerical methods were implemented and tested to improve the spectrum obtained. The instructions to use the system are included in the thesis.

La generazione di armoniche di alto ordine (HHG) è stata osservata per la prima volta in un gas nel 1987, poi in un solido nel 2011. Il laboratorio UDynI conduce attivamente alcune ricerche sulla HHG. Per migliorare la comprensione delle misure, la linea laser necessita un sistema per misurare lo spettro del campo elettrico prima della generazione delle armoniche. Lo scopo di questa tesi di laurea magistrale è quello di sfruttare la spettroscopia infrarossa con trasformata di Fourier (FTIR) per caratterizzare il fascio nel medio infrarosso che guida gli esperimenti di HHG nei solidi condotti in laboratorio. Sia l'HHG che la FTIR sono esaminate teoricamente nel documento. È stato implementato un sistema FTIR che comprende sia un setup ottico che un software di acquisizione. Il setup ottico è basato sull'interferometro Mach-Zehnder. Allo schema classico è stato aggiunto uno stadio di ritardo per consentire la misurazione degli interferogrammi. Il software gestisce l'acquisizione. Il processo è automatizzato, in base alle prestazioni spettrali richieste dall'utente. Sono stati implementati e testati metodi numerici per migliorare lo spettro ottenuto. Le istruzioni per l'uso del sistema sono incluse nella tesi.