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

2. Grundlagen(a) Pulskomprimierung im Plasma(b) relativistische und ponderomotiveSelbstfokussierungAbbildung 2.4.: (a) zeigt den schematischen Verlauf der Elektronendichte n e normiert auf dieungestörte Elektronendichte n 0 (schwarz) und des Brechungsindex η (rot) entlangder Ausbreitungsrichtung des Lasers und die daraus resultierende PhasenundGruppengeschwindigkeit v ph bzw. v g im Plasma für verschiedene Komponentendes Pulses. Der dargestellte Verlauf führt zur Kompression des Pulses.(b) zeigt das transversale Intensitätsprofil des Pulses (blau), den daraus resultierendenBrechungsindex 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 derAbnahme der Elektronendichte aufgrund der ponderomotiven Kraft entspricht, wird derAbstand zwischen den beiden Komponenten kleiner. Da die Komponenten im vorderenTeil des Pulses somit langsamer laufen als die im hinteren Teil, holen die hinteren Komponentenauf und die Pulsdauer verkürzt sich.Photonenbeschleunigung Aufgrund des Zeit-Bandbreite-Produkts, das die Pulsdauermit der spektralen Breite des Laserpulses verbindet, muss mit einer Verkürzung derPulsdauer das Spektrum des Pulses breiter werden.Es werden zwei räumlich unterschiedliche Phasenfronten der selben spektralen Komponenteim gleichen Bezugssystem wie im Abschnitt zuvor betrachtet (siehe Abbildung17