Plasmafenster für intensive wenig-Zyklen-Pulse und HHG

Die Erzeugung und Anwendung optischer wenig-Zyklen-Pulse und kohärenter Röntgenpulse sind zwei der herausragenden Technologien im Zentrum der Starkfeldphysik, für welche im Allgemeinen Vakuumbedingungen und separate Gasmedien mit kontrolliertem Druck notwendig sind. In der Praxis können die in Röntgenstrahllinien traditionell benutzen Feststofffenster zu unerwünscht hohen Verlusten führen, bei hoher Hitzebelastung versagen sowie, was der wichtigste Punkt ist, bei hohen Laserintensitäten zu starken spatio-temporalen Störungen von wenig-Zyklen-Pulsen führen, die alle experimentelle Schemata verbieten, die den Transport intensiver wenig- Zyklen-Pulse von einer Region hohen Drucks in eine Region niedrigen Drucks, oder umgekehrt, beinhalten. Das von Ady Hershcovitch vom "Brookhaven National Laboratory" für das Elektronenstrahlschweißen an Atmosphäre entwickelte Plasmafenster ist eine vielversprechende Alternative für die Trennung der experimentellen Vakuumumgebung von druck-kontrollierten Gasmedien zur Erzeugung optischer wenig-Zyklen-Pulse sowie kohärenter Röntgenpulse. In diesem Forschungsprojekt schlägt der Antragsteller Dr. Pu Zou vor, zusammen mit der Gruppe von Prof. Andrius Baltuška am Institut für Photonik der TU Wien die Anwendung des Plasmafensters für die Erzeugung intensiver optischer Wenig-Zyklen-Pulse sowie kohärenter Röntgenpulse zu demonstrieren. Ein Ti:Sa-basierter Laserverstärker, der 30-fs-Pulse mit with ?2-mJ-@-3kHz liefert wird an der TU Wien diesem Projekt zugeordnet werden. Das Grundlegende Designelement des Plasmafensters ist ein segmentierter wandstabilisierter kaskadierter Plasmabogen, der als "dispersionsfreie" Verbindung zwischen Regionen verschiedenen Druckes genutzt werden kann, da er eine hohe Viskosität gegenüber Gasströmung aufweist, was zur Bildung eines "Pfropfens" führt, der signifikante Druckunterschiede zu halten vermag. Solche kaskadierten Plasmabögen sind gebaut und intensiv studiert worden in der Gruppe von M.C.M. van de Sanden an der TU Eindhoven, von denen wir einen Plasmabogen für dieses Projekt leihen werden. Wir werden außerdem mit Ady Hershcovitch zusammenarbeiten, der uns mit wertvollen Hinweisen und der Erfahrung seiner Anwendungen des Plasmafensters unterstützen wird. Wir planen die bahnbrechenden Möglichkeiten des Plasmafensters für die Starkfeldphysik zu demonstrieren, indem wir es benutzen, um die Auskopplung von intensiven wenig-Zyklen-Pulsen aus einem selbst-komprimierten Filament in Gasen zu optimieren, was zu höherem Energiedurchsatz und erheblichen Vereinfachungen führen wird, da kein folgender Postkompressionsschritt mehr notwendig ist. In der selben langen Gaszelle werden diese wenig-Zyklen-Pulse die Erzeugung hoher Harmonischer antreiben und die theoretisch vorhergesagten Intensitätsspitzen sollten sogar zur Erzeugung isolierter Attosekundenpulse im Filament selbst führen. Wir haben vor, diese mit Hilfe des Plasmafensters von der Gaszelle in eine Vakuumkammer zu transportieren und damit ein erstaunlich einfaches Schema die Erzeugung von isolierten Attosekundenpulsen zu demonstrieren.