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

2. GrundlagenIn den Messungen im Rahmen dieser Arbeit wird die Auswirkung verschiedene Parameterdes Laserpulses auf den Beschleunigungsprozess der Laser-Wakefield-Beschleunigunguntersucht. Im ersten Teil dieses Kapitels sind aus diesem Grund die grundlegendenGleichungen zur Beschreibung von Laserpulsen und der Ausbreitung von Laserstrahlenzusammengefasst. Im zweiten Teil werden die Eigenschaften des Plasmas beschrieben,bevor im dritten Teil auf die Entwicklung von Laserpulsen im Plasma und den Beschleunigungsprozessselbst eingegangen wird. Es werden dabei unter anderem vereinfachteModelle gezeigt, mit denen einige der Resultate aus den Experimenten erklärt werdenkönnen.2.1. Laserpulse und ihre EigenschaftenIn diesem Abschnitt werden die Grundbegriffe zur Beschreibung der Ausbreitung vonLaserpulsen im Vakuum und im Medium zusammengefasst. Die ersten beiden Abschnitteorientieren sich an den Lehrbüchern von A. Siegman 9 und B. Teich, 10 der dritte Abschnittan der Veröffentlichung von Pretzler et al. 112.1.1. Beschreibung kurzer LaserpulseKurze, modengekoppelte Laserpulse können in der Slowly Varying Envelope Approximationdurch ihre Einhüllende A(t) und einen mit der Frequenz ω 0 oszillierenden Anteilbeschrieben werden. Hat die Einhüllende die Form einer Gaußkurve, ist das elektrischeFeld des Pulses gegeben durch]E(t) = A(t) · exp(iω 0 t) = A 0 exp[−2 ln 2 · t2τp2 · exp(iω 0 t) (2.1)und die Intensität mit I(t) ∝ |E(t)| 2 durch]I(t) = I 0 exp[−4 ln 2 · t2τp2 . (2.2)3