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

2. GrundlagenAbbildung 2.1.: Skizze des CPA-Prinzips: Ein kurzer Laserpuls wird im Strecker gestreckt. Dieblauen (kurzwelligeren) spektralen Komponenten legen dabei einen längeren Wegzurück als die roten, ein positiver Chirp wird auf den Puls addiert. Nach derVerstärkung in mehreren Verstärkerstufen wird der Puls im Kompressor, wo dieroten Komponenten einen kürzeren Weg zurücklegen, wieder komprimiert. Ist einKompressorgitter um den Winkel ɛ 0 gekippt, hat der Puls nach dem Kompressoreinen Winkelchirp C a,x .Materialdispersion Die Wellenzahl k, die im Medium durch k = n(ω) ω cgegeben ist,kann nach ω entwickelt werden:( )( ∂k∂ 2 )k (ω − ω 0 ) 2 ( ∂ 3 )k (ω − ω 0 ) 3k(ω) = k(ω 0 )+ (ω−ω 0 )+∂ωω 0∂ω 2 +ω 02 ∂ω 3 +. . . (2.7)ω 06∂k∂ω ist die inverse Gruppengeschwindigkeit 1/v g des Pulses, ∂2 k= ∂ 1∂ω 2 ∂ω v gbeschreibt dieÄnderung der inversen Gruppengeschwindigkeit mit der Frequenz ω, die Dispersion zweiterOrdnung (GVD). Ist dieser Term ungleich Null, bewegen sich unterschiedliche Frequenzkomponentendes Pulses mit verschiedenen Geschwindigkeiten, laufen auseinanderund ein anfangs ungechirpter Puls verlängert sich. Er besitzt nach der Propagation durchdas Medium einen linearen Chirp. Ist der Puls schon negativ gechirpt, kann ein dispersivesMedium, das für einen positiven Chirp sorgt, den Puls wieder verkürzen.Bei Pulsen, deren Pulsdauer im Bereich von 50 fs oder darunter liegt, kann auch dieDispersion dritter Ordnung (TOD) nicht mehr vernachlässigt werden. Sie ist proportionalzum Term ∂3 kder Entwicklung (2.7). Mit ihm verändert sich dann wegen zusätzlicher∂ω 3Phasenterme nicht nur die Pulsdauer, sondern auch die Pulsform während der Propagation.5