Laser-Wakefield-Beschleunigung am JETI-Einfluss der ...

2. Grundlagen
(a) Pulskomprimierung im Plasma
(b) relativistische und ponderomotive
Selbstfokussierung
Abbildung 2.4.: (a) zeigt den schematischen Verlauf der Elektronendichte n e normiert auf die
ungestörte Elektronendichte n 0 (schwarz) und des Brechungsindex η (rot) entlang
der Ausbreitungsrichtung des Lasers und die daraus resultierende Phasenund
Gruppengeschwindigkeit v ph bzw. v g im Plasma für verschiedene Komponenten
des Pulses. Der dargestellte Verlauf führt zur Kompression des Pulses.
(b) zeigt das transversale Intensitätsprofil des Pulses (blau), den daraus resultierenden
Brechungsindex η (rot) mit entsprechender Phasengeschwindigkeit v ph .
Die Phasenfront (grün) wird während der Propagation um den Winkel θ gekippt,
der Strahl wird fokussiert.
das bedeutet, bei einer Zunahme des Brechungsindex, was z.B. in einer Plasmawelle der
Abnahme der Elektronendichte aufgrund der ponderomotiven Kraft entspricht, wird der
Abstand zwischen den beiden Komponenten kleiner. Da die Komponenten im vorderen
Teil des Pulses somit langsamer laufen als die im hinteren Teil, holen die hinteren Komponenten
auf und die Pulsdauer verkürzt sich.
Photonenbeschleunigung Aufgrund des Zeit-Bandbreite-Produkts, das die Pulsdauer
mit der spektralen Breite des Laserpulses verbindet, muss mit einer Verkürzung der
Pulsdauer das Spektrum des Pulses breiter werden.
Es werden zwei räumlich unterschiedliche Phasenfronten der selben spektralen Komponente
im gleichen Bezugssystem wie im Abschnitt zuvor betrachtet (siehe Abbildung
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