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

4. Experimente100n e = 9 × 10 18 /cm 3n e = 1, 5 × 10 19 /cm 340n e = 1, 5 × 10 19 /cm 3Anteil in %80604020RMS / mrad3020100−0.2 0 0.2∆l / mm(a) Anteil an Schüssen mit rundem oder elliptischemStrahlprofil0−0.2 0 0.2∆l / mm(b) RichtungsstabilitätAbbildung 4.13.: (a) Anteil der Schüsse, bei denen am Zielschirm ein Elektronenpaket beobachtetwurde, das ein rundes oder elliptisches räumliches Profil zeigt. Die Verteilungist nicht symmetrisch zu Null. (b) Richtungsstabilität als RMS der Abweichungvon der Laserachse.Einfluss der Pulsdauer auf Richtung und Stabilität der beschleunigten ElektronenWird das Profil der Elektronenpakete auf dem Zielschirm betrachtet, ist sowohl an dengemittelten Bildern in Abbildung 4.14 als auch in Abbildung 4.13a an der Zahl dereinzelnen Schüsse, bei denen eine Ellipse an das Profil angefittet werden kann, deutlich zuerkennen, dass die Zahl der Elektronen mit zunehmender Pulsdauer abnimmt. Währendbei einer Elektronendichte von 1, 5 × 10 19 /cm 3 mit einer Pulsdauer von 31 fs bei allenEinzelschüssen auf dem Zielschirm Elektronen detektiert wurden, fällt der Anteil für einePulsdauer von 40 fs mit negativen Chirp auf 50%. Für einen positiv gechirpten Laserpulsgleicher Dauer sinkt die Wahrscheinlichkeit nur auf 85%, mit positiven Chirp und einerPulsdauer von 49 fs nur auf 70%. Diese Asymmetrie ist in den gemittelten Bildern inAbbildung 4.14 für beide Elektronendichten zu erkennen.Die Dispersion zweiter Ordnung kann nicht die Ursache für diesen Effekt sein. Sie istproportional zur zweiten Ableitung der Wellenzahl k im Plasma nach der Laserfrequenzω:∂ 2 k∂ω 2 = 1 cω 2 p√ω 2 − ω 2 p(4.9)Dieser Wert ist positiv. Somit würde ein negativ gechirpter Puls im Plasma durch die Dispersionzweiter Ordnung verkürzt werden, ein positiv gechirpter Puls läuft jedoch weiter50