Einfluss der Wechselwirkungsgeometrie auf die nichtlineare Optik in atomaren und molekularen Gasen

Hoffmann, Andreas GND

Diese Arbeit befasst sich mit Untersuchungen zur Wechselwirkungsgeometrie für nichtlineare Optik in gasförmigen Medien. Hauptaugenmerk liegt auf der Fragestellung, welche Geometrie für eine nichtlineare Wechselwirkung am geeignetsten ist. Hierbei ist insbesondere das Skalierungsverhalten in Bezug auf Pulsenergie und Pulsspitzenleistung von Bedeutung. Die vorgestellten experimentellen Ergebnisse zielen insbesondere darauf ab, den Anwendungsbereich für nichtlineare Wechselwirkungen zu erweitern entweder zu J-Pulsenergien für gepulste Laser hoher Durchschnittsleistung oder Multi-100mJ-Pulsenergien für niedrige Durchschnittsleistungen. Im ersten Teil der Arbeit wird perturbative nichtlineare Optik untersucht. Dabei werden theoretische und experimentelle Ergebnisse zur spektralen Verbreiterung in gasgefüllten Hohlkernfasern als nichtlineares Medium mit hoher Wechselwirkungslänge vorgestellt. Die Verwendung molekularer Gase als nichtlineares Medium ergänzt den spektralen Verbreiterungsmechanismus um stimulierte Raman-Streuung. Als zweite Geometrie hoher Wechselwirkungslänge wird stimulierte Raman-Streuung in der konischen Geometrie von Bessel-Strahlen untersucht. Hierbei zeigt sich das Entstehen eines komprimierten Stokes-Strahls hoher räumlicher Qualität, welcher ideal für weitere Laseranwendungen geeignet ist. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit nichtlinearer Optik jenseits der störungstheoretischen Beschreibung der Erzeugung von Hohen Harmonischen. Neben theoretischen Überlegungen zur Fokusgeometrie und Phasenanpassung werden Experimente in Hohlkernfasern und mit freiem Fokus vorgestellt und bezüglich ihres Skalierungsverhaltens untersucht. Hierbei erlauben Hohlkernfasern die höchste Wechselwirkungslänge und die Möglichkeit das Spektrum der Harmonischen über spektrale Pulsformung gezielt zu beeinflussen und somit eine laserartige, durchstimmbare, breitbandige XUV-Laborquelle bereitzustellen.

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Hoffmann, Andreas: Einfluss der Wechselwirkungsgeometrie auf die nichtlineare Optik in atomaren und molekularen Gasen. Jena 2017.

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