Dokument: Einfluss der relativistischen Plasmadynamik auf die zeitlich-spektrale Struktur von Oberflächenharmonischen
| Titel: | Einfluss der relativistischen Plasmadynamik auf die zeitlich-spektrale Struktur von Oberflächenharmonischen | |||||||
| Weiterer Titel: | Effect of the Relativistic Plasma Dynamic on the Temporal-Spectral Structure of Surface Harmonics | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=18786 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20110801-095222-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. Behmke, Michael [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Pretzler, Georg [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Pukhov, Alexander [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik | |||||||
| Beschreibungen: | Die Erzeugung von Oberflaechenharmonischen an ueberdichten Plasmaoberflaechen ist eine vielversprechende Moeglichkeit zur Herstellung von energiereichen Attosekundenpulsen. Dabei wird beim Auftreffen eines intensiven Laserpulses auf eine Festkoerperoberflaeche eine duenne Plasmaschicht erzeugt. Nichtlineare Oszillationen an der Vakuum-Plasma-Grenzflaeche
fuehren zur Emission von extrem kurzen XUV-Pulsen.In dieser Arbeit wird die zeitlich-spektrale Struktur von Attosekundenpulszuegen im relativistischen Regime untersucht. Dafuer wurde zunaechst die zeitliche Kohaerenz von Oberflaechenharmonischen mit einem interferometrischen Aufbau gemessen. Der Vergleich mit einer Autokorrelation zweiter Ordnung zeigt, dass der emittierte XUV-Pulszug bedeutend laenger ist als die Kohaerenzzeit. Die Kombination aus beiden Messungen liefert den Nachweis, dass die zeitliche Phase von Oberflaechenharmonischen nicht konstant ist. Weitergehend wird in dieser Arbeit gezeigt, dass man die zeitliche Phase des Attosekundenpulszuges im relativistischen Bereich entscheidend durch die Steuerung der Vorplasmabedingungen veraendern kann. Dafuer wurde die Bildung des Vorplasmas durch Variation des Kontrastes gesteuert, indem ein Plasmaspiegel mit unterschiedlichen Targets verwendet wurde. Auf diese Weise konnte der urspruengliche Kontrast schrittweise um drei Groeßenordnungen verbessert und damit die Skalenlaenge des Plasmas gezielt beeinflusst werden. Abhaengig vom Kontrast zeigen die aufgenommenen Spektren deutliche Unterschiede in Bezug auf die Einhuellende und die Struktur der Harmonischen. Diese Beobachtung wird durch ein Modell erklaert und mit PIC-Simulationen untermauert. Demnach fuehrt die Eindrueckung der Plasmaoberflaeche zu einem ungleichen Abstand der einzelnen Attosekundenpulsen und dadurch zu einer modulierten Struktur und einem Chirp der Harmonischen. Der positive Chirp relativistischer Harmonischer wurde auf diese Weise erstmals experimentell nachgewiesen. Die Modulationen enthalten Informationen ueber die Bewegung der Oberflaeche und bieten so die Moeglichkeit zur Diagnostik der Plasmadynamik. Zudem erlaubt die gute UEbereinstimmung zwischen Experiment und Simulation Rueckschluesse auf den Pulsverlauf der emittierten Strahlung. Es zeigt sich dabei, dass die Skalenlaenge einen starken Einfluss auf den zeitlichen Feldverlauf einzelner XUV-Pulse hat. Die praesentierte Arbeit stellt einen Schritt zur praktischen Kontrolle der spektralen und zeitlichen Eigenschaften von Attosekundenpulszuegen im relativistischen Regime dar.High Harmonic Generation from overdense plasma surfaces (SHHG) is a promising way to get high-energy attosecond pulses. In this scheme an intense ultrashort laser hits a solid surface and a thin plasma is generated. Non-linear oscillations at the vacuum-plasma interface lead to the emission of extremely short XUV-pulses. This thesis provides an investigation of the spectral and temporal properties of attosecond pulse trains in the relativistic regime. First, the temporal coherence of surface harmonics has been measured with an interferometric setup. A comparison with a 2nd order autocorrelation measurement shows that the XUV-pulse train is significantly longer than the coherence time. The combination of both methods proofs that the temporal phase of surface harmonics is not flat. Going one step further it was demonstrated that the temporal phase of attosecond pulse trains can be controlled on a subfemtosecond scale by variation of the preplasma conditions. In order to change the preplasma formation we modified the contrast of the laser pulse by using the plasma mirror with different target surfaces. This method enables a systematic stepwise improvement of the original contrast up to three orders of magnitude and therefore a variation of the preplasma scale length. Depending on the contrast the recorded spectra show significant differences in shape and envelope. This observation can be explained by an analytical model, substantiated by numerical simulations. According to this analysis, the modulations in the spectrum are caused by the cycle-averaged motion of the electron plasma surface during the laser impact. It is leading to an unequal spacing between the single spikes in the attosecond pulse train, which is equivalent to a harmonic chirp. The work provides the first experimental evidence for such a positive chirp of relativistic harmonics. The modulations contain information on the cycle-averaged motion of the plasma surface on femtosecond timescale and can be used to diagnose the surface motion. In addition, the good agreement between the experiment and the simulation allows the inference on the temporal shape of the emitted radiation. This shows that the scale length has a huge impact on the individual attosecond pulses. In case of a moderate scale length it is leading to half-cycle pulses with intrinsic attosecond pulse duration. The study is a step towards controlling the spectral and temporal properties of attosecond pulse trains through carefully engineered interaction conditions. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik » Laser- und Plasmaphysik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.08.2011 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.08.2011 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 06.04.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 30.06.2011 |
