Z-Pinch-Plasmen als Lichtleiter für Hochleistungs-Laserpulse

Fauser, Christian Marco

In dieser Dissertation wird ein Plasmakanal durch eine z-Pinch-Kapillarentladung erzeugt, charakterisiert und dessen Eignung zum Führen von Hochintensitäts-Laserpulsen nachgewiesen: Ein 100 fs langer Laserpuls der Intensität 1,1 x 1017 W/cm2 bleibt über die Kanallänge von 14,4 cm, entsprechend 100 Rayleigh-Längen, fokussiert. Eine solche Kombination von hoher Laserintensität und großer Wechselwirkungslänge mit dem Plasma eröffnet neue Anwendungen, wie beispielsweise die Laser-Wakefield-Beschleunigung von Elektronen, die Erzeugung Hoher Harmonischer und das Pumpen von Röntgenlasern. In dieser Arbeit wird somit der längste verwendbare Plasmakanal erzeugt! Der Zeitpunkt des Plasmakanals nach Beginn des Entladestromes, dessen Lebensdauer, dessen Elektronentemperatur und die Höhe der durch diesen Plasma-Lichtleiter führbaren Intensität können vorab simuliert werden. Experimentell werden Plasmakanäle in Wasserstoff, Helium und Methan mit variierbarer Plasmadichte charakterisiert. Plasmakanäle in Helium erweisen sich als am besten für die Anwendung geeignet. Die Dauer der Lichtleitung beträgt 5 ns, sie sind vollständig ionisiert, haben einen Radius von 20 µm und eine Transmission von 1 %. Kanäle und Methan haben eine Lebensdauer von 20 ns, sind teilionisiert und zeigen inhomogene Lichtleitungsbereiche, weisen allerdings eine Transmission von 7 % auf.

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Fauser, Christian Marco: Z-Pinch-Plasmen als Lichtleiter für Hochleistungs-Laserpulse. 2002.

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