Dokument: Entwicklung, Aufbau und Charakterisierung eines Titan:Saphir-OPCPA-Hybridlasersystems

Titel:Entwicklung, Aufbau und Charakterisierung eines Titan:Saphir-OPCPA-Hybridlasersystems
Weiterer Titel:Development, installation and characterisation of a Titanium:Sapphire-OPCPA hybrid laser system
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20130416-140351-8
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Budde, Fabian [Autor]
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Dateien vom 05.04.2013 / geändert 05.04.2013
Beitragende:Prof. Dr. Pretzler, Georg [Betreuer/Doktorvater]
Prof. Dr. Pretzler, Georg [Gutachter]
Prof. Dr. Schiller, Stephan [Gutachter]
Stichwörter:Laser, Optik, OPCPA
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:Zusammenfassung

In dieser Arbeit wird ein neuartiges Konzept zur Lichtverst¨arkung nach der Methode der OPCPA (optical parametric chirped pulse amplification) umgesetzt und die Entwicklung, der Aufbau und die Charakterisierung eines Titan:Saphir -OPCPA-Hybridlasersystems durchgeführt. In diesem Zusammenhang wurde, aufbauend auf Erkenntnissen vorangegangener Arbeiten, ein komplettes Lasersystem inklusive Diagnostik fertig gestellt, das ultrakurze Laserpulse mit Leistungen im Terawatt-Bereich emittiert. Dazu wurden in der vorliegenden Arbeit neue Komponenten entwickelt und vorhandene Einheiten neu aufgebaut. Diese Elemente
wurden zusammengeführt, aufeinander abgestimmt und optimiert, um als ein vollständiges Lasersystem zu funktionieren. Erstmalig wurde ein kommerzielles Front-End als Ausgangspunkt für die Technik der OPCPA verwendet. Im gesamten Lasersystem wurde in dieser Arbeit in besonderer Weise auf die Optimierung und den Erhalt der Strahlqualität sowie auf die Stabilität und Reproduzierbarkeit der Pulseigenschaften der Laserpulse Wert gelegt.
Ausgehend von einem kommerziellen Titan:Saphir-Laser werden die Laserpulse in einer mit Neongas gefüllten Glaskapillare spektral verbreitert. Darauf folgend werden sie in einem speziellen Streckersystem um etwa vier Größenordnungen zeitlich gestreckt. Im weiteren Verlauf treten die Laserpulse in die optisch parametrische Verstärkerlinie ein und werden energetisch um weit mehr als das Tausendfache verstärkt. Diese verstärkten Laserpulse besitzen neben hohen Energien große spektrale Bandbreiten, welche ultrakurze Pulsdauern ermöglichen.
Anschließend werden die Laserpulse in einem Gitterkompressor und durch Einsatz eines akustooptischen Modulators zeitlich wieder komprimiert. Zur Vermessung der zeitlichen Struktur
der Laserpulse wurde ein dispersions- und untergrundfreier Einzelschuss-Autokorrelator zweiter Ordnung entworfen und aufgebaut, welcher die Pulsdauerbestimmung f¨ur jeden einzelnen
Laserschuss ermöglicht.
Zusammenfassend vereint das in dieser Arbeit aufgebaute und vervollständigte Hochintensitätslasersystem hohe Pulsenergien und ultrakurze Pulsdauern und ermöglicht Experimente
bei relativistischen Intensitäten und die Untersuchung einer Vielzahl von Effekten der Laser-Plasma-Dynamik sowie weitere Anwendungen.

Abstract

This thesis provides a novel technique for amplification of light according to the method of OPCPA (optical parametric chirped pulse amplification) and the development, the installation and the characterisation of a Titanium:Sapphire -OPCPA hybrid laser system. In this context, based on previous theses, an entire laser system including diagnostics was accomplished which emitts ultrashort laser pulses with powers in the terawatt regime. For this purpose new components were developed and existing ones were reconstructed. Theses modules were combined, synchronized and optimized to operate as a complete laser system. For the first time,
a commercial front end was used as the intial point for the technique of OPCPA. Throughout the laser system great importance was attached to improvement and preservation of beam quality as well as the stability and reproducibility of pulse characteristics of the laser pulses.
Starting from a commercial Titanium:Sapphire laser the laser pulses experience spectral broadening in a neon filled hollow fibre. Subsequently the laser pulses get temporally stretched to four orders of magnitude in a special stretcher system. During further procedure the laserpulses enter the optical parametric amplification line and get amplified by a factor exceeding 1250. Furthermore, these amplified laser pulses exhibit large spectral bandwidth that enables ultrashort pulse durations. Finally, the laser pulses get temporally compressed by the use of a grating compressor and an acousto-optic filter. For measuring the temporal structure of the laser pulses, a dispersion- and background-free single-shot autocorrelator was developed and designed in this thesis which enables the determination of the pulse duration for single shots.
In summary a high-intensity laser system was assembled and completed in this thesis that combines high pulse energy and ultrashort pulse duration and therefore enables experiments at relativistic intensities and the analysis of a multitude of effects in laser plasma dynamics as well as further applications.
Lizenz:In Copyright
Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik » Laser- und Plasmaphysik
Dokument erstellt am:16.04.2013
Dateien geändert am:16.04.2013
Promotionsantrag am:12.11.2012
Datum der Promotion:14.01.2013
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