This Chapter describes the specific contributions of the author in the publications that constitute Chpts. 2 and 3. The cumulative thesis comprises the following articles, that fulfill the requirements of a cumulative thesis according to the doctoral degree regulations of the PhD program ProPhys at the Georg-August University School of Science (GAUSS) Göttingen:
(1) Katharina E. Echternkamp, Armin Feist, Sascha Schäfer, and Claus Ropers, Ramsey-type phase control of free-electron beams, Nat. Phys. 12, 1000-1004 (2016).
(2) Katharina E. Priebe, Christopher Rathje, Sergey V. Yalunin, Thorsten Hohage, Armin Feist, Sascha Schäfer, and Claus Ropers, Attosecond Electron Pulse Trains and Quantum State Reconstruction in Ultrafast Transmission Electron Microscopy, Nat. Photon. 11, 793-797 (2017).
These publications present original work by the author (K.E.P.) concerning the design, setup and conduction of all experiments in (1) and (2), the preparation of the nanostructure used in (1) as well as the analysis of the collected data in (1) and (2). An exception are the measurements showing temporal reshaping in (2), which were performed by Christopher Rathje as part of his Master thesis in collaboration with the author. The SQUIRRELS reconstruction algorithm in (2) was devised by Cl.R. and S.V.Y. and the regularisation scheme was implemented by T.H., both with contributions from K.E.P., who also tested the algorithm and analysed its performance. All results were discussed and interpreted by all authors of the respective publications. The manuscripts of both publications were written by K.E.P. and Cl.R., in (2) with contributions from S.V.Y. and T.H.
Publications
The following articles originated over the course of this work, and are not a direct part of the cumulative thesis.
• Feist, A., Bach, N., Rubiano da Silva, N., Danz, T., Möller, M., Priebe, K. E., Dom-röse, T., Gatzmann, J. G., Rost, S., Schauss, J., Strauch, S., Bormann, R., Sivis, M., Schäfer, S., and Ropers, C., "Ultrafast transmission electron microscopy using a laser-driven field emitter: femtosecond resolution with a high coherence electron beam", Ultramicroscopy,176, 63-73 (2017).
• Wimmer, L., Sivis, M., Herink, G., Yalunin, S. V., Echternkamp, K. E., and Rop-ers, C., "Highly Nonlinear and Ultrafast Optical Phenomena in Metallic Nanostruc-tures", in Kitzler, M., and Gräfe, S. (Eds.), Ultrafast Dynamics Driven by Intense Light Pulses, Springer International Publishing, Switzerland, (2016).
• Echternkamp, K. E., Herink, G., Yalunin, S. V., Rademann, K., Schäfer, S., and Ropers, C., "Strong-field photoemission in nanotip near-fields: from quiver to sub-cycle electron dynamics", Appl. Phys. B.,122(4), 10-10 (2016).
• Kusa, F., Echternkamp, K. E., Herink, G., Ropers, C., and Ashihara, S., "Optical field emission from resonant gold nanorods driven by femtosecond mid-infrared pulses", AIP Advances,7, 077138 (2015).
• Feist, A., Echternkamp, K. E., Schauss, J., Yalunin, S. V., Schäfer, S., and Rop-ers, C., "Quantum coherent optical phase modulation in an ultrafast transmission electron microscope", Nature,521, 200-203 (2015).
Conference Talks
• Free-Electron Quantum State Tomography for the Characterization of Attosecond Electron Pulse Trains, ONS’17, 2017, Capri, Italien,Invited
• Quantum State Reconstruction and Coherent Control of Free-Electron Quantum States, GRC Quantum Control of Light and Matter, 2017, South Hadley, Mas-sachusetts, USA,Invited
• Controlling the Quantum State of Free Electrons by Inelastic Optical Near-Field Scattering, CLEO/Europe-EQEC 2017, München
• Free-Electron Quantum Optics, DPG Frühjahrstagung 2017, Dresden
• Free-Electron Quantum Optics, Annual QUTIF Meeting (Quantum Dynamics in Tailored Intense Fields) 2017, Dresden
• Coherent Control of Free-Electron Momentum Superposition States, PQE (Physics of Quantum Electronics) 2017, Snowbird, Utah, USA,Invited
• Quantum Coherent Manipulation of Free-Electron Wavefunctions, NFO-14 (Near-field Optics) 2016, Hamamatsu, Japan
• Quantum Coherent Manipulation of Free-Electron Wavefunctions, Annual QUTIF Meeting (Quantum Dynamics in Tailored Intense Fields) 2016, Jena
• Quantum Coherent Ramsey-type Interaction of Free Electrons with Spatially Sepa-rated Near-fields, DPG Frühjahrstagung 2016, Hannover
• Coherent Electron-Light Interaction in an Ultrafast Electron Microscope, UNO-4 (Ultrafast Nano-Optics) 2015, Bad Dürkheim
• Quantum Coherent Interaction of Electrons with Optical Near-fields in an Ultrafast Electron Microscope, CLEO/Europe-EQEC (Conference on Lasers and Electro-Optics) 2015, München
• Quantum Coherent Interaction of Electrons with Optical Near-fields in an Ultrafast Electron Microscope, Photonics North 2015, Ottawa, Kanada
• Electron Tunneling and Acceleration at Gold Nanostructures Driven by Ultrashort Mid-Infrared Pulses, CLEO:2014 (Conference on Lasers and Electro-Optics) 2014, San José, USA
Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich bei all denjenigen bedanken, die mich während meiner Promotion unterstützt und zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben.
Zu allererst gilt mein Dank Prof. Dr. Claus Ropers, meinem Doktorvater, der mir diese Arbeit überhaupt erst ermöglicht hat. Ich danke ihm ganz herzlich für die gute Betreuung, für die Möglichkeit, an einer Vielzahl Konferenzen teilzunehmen, für das entgegenge-brachte Vertrauen und für viele inspirierende Diskussionen!
Prof. Dr. Dirk Schwarzer danke ich für die freundliche Übernahme der Zweitbetreuung und sein Interesse an meiner Arbeit.
Ich danke Prof. Dr. Stefan Mathias und Prof. Dr. Thomas Baumert für die freundliche Übernahme des Korreferats.
Ganz besonders bedanken möchte ich mich bei Armin Feist für die Einarbeitung am UTEM und seine Unterstützung im Labor, für seine unerschöpfliche Hilfsbereitschaft, die harmonische Zusammenarbeit und insbesondere für seine Freundschaft! Ich danke ihm außerdem für die guten Ratschläge in fachlichen und persönlichen Fragen.
I’d like to thank Prof. Dr. Sergey Yalunin for the fruitful collaboration on the SQUIR-RELS project and for answering all my questions concerning theory!
Prof. Dr. Thorsten Hohage danke ich für die unkomplizierte Zusammenarbeit und für seinen Einsatz für den Rekonstruktionsalgorithmus. Vielen Dank für die geduldige Beant-wortung all meiner Fragen zu Regularisierung!
Ich möchte mich bei allen aktuellen und ehemaligen Mitgliedern der Arbeitsgruppe für das außergewöhnlich gute Arbeitsklima, die große Hilfsbereitschaft und für viele lustige und erlebnisreiche Ausflüge bedanken. Besonders hervorheben möchte ich Dr. Max Gulde und Prof. Dr. Georg Herink für die großartige Betreuung während meiner Bachelor-bzw. Masterarbeit und ihre motivierende Art und Dr. Murat Sivis für die unterhaltsamen FIB-Sessions, für seine Begeisterung und gute Laune. Ein besonderer Dank geht an Lara Wimmer für ihr offenes Ohr bei fachlichen und persönlichen Fragen und die traditionellen Frischluftpausen! Des Weiteren Danke ich Christopher Rathje für die gute
Zusammenar-Sergey und Christopher danken.
Für’s fleißige Korrekturlesen danke ich Murat, Armin, Lara, und Marcus Horwood.
Meinen Freunden und Studienkollegen – dem "Obstsalat" – Daja, Aike, Ann-Kathrin, Jelena, Jan, Johannes und Kolja, die mich durch das Physikstudium begleitet haben, sowie meinen FSR-Kollegen danke ich für die schöne gemeinsame Zeit in Göttingen.
Ein besonders großer Dank gilt meinen Eltern, die immer für mich da waren und sind und die mich mein ganzes Leben lang unterstützt haben.
Meinem Mann Dr. Marius Priebe danke ich dafür, dass er mich immer wieder ermutigt und mir während meiner Zusammenschreibphase den Rücken freigehalten hat. Ich danke ihm von ganzem Herzen für seine unermüdliche Unterstützung und vor Allem für seine Liebe.