Relativistische Nano-Plasma Photonik

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Andreev; Dr. Matthias Schnürer
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265596126

Nano-Plasma Photonik (NPP) ist ein Gebiet das sich mit optischen Prozessen in Plasmen auf einer nano-Skala, kleiner als die Wellenlänge des eingesetzten optischen Lasers, beschäftigt. Laser-Materie Wechselwirkungen, die einen Einschluss und eine Transformation von optischer Strahlung auf einer nano-Skala beinhalten, haben zahlreiche Möglichkeiten für Forschung und technische Anwendungen. NPP steht im engen Zusammenhang mit der Erzeugung von nano-Strukturen und der Wechselwirkung intensiver Laserstrahlung mit diesen Strukturen. Das Projekt Relativistische Nano-Plasma Photonik benutzt sehr intensive (relativistische) Laserlichtintensitäten zur Strahlungskonversion und bearbeitet fundamentale Aspekte der Erzeugung ultra-kurzer Röntgen- und Teilchenpulse mit Femtosekundenlasern, die mit spezifischen Folientargets wechselwirken. Diese Folien wurden mit laser-induzierten nano-Strukturen präpariert. Die Intensität des Präparationslasers ist typischerweise etliche Größenordnungen schwächer als die des Wechselwirkungslasers zur Strahlungserzeugung. Die Kombination theoretischer und experimenteller Arbeiten zielt darauf ab, die Effizienz des Energietransfers vom intensiven Laserlicht zur erzeugten sekundären Strahlung zu maximieren. Dazu werden optimierte Targetstrukturen vorgeschlagen und zunächst durch detaillierte numerische Simulationen untersucht. Vorhandene Kenntnisse unserer Kollaborationspartner zur Laserstrukturierung von Oberflächen werden auf in Bezug auf relevante Targetfolien angewendet. Die wesentlichen Formfaktoren der Struktur werden in Abhängigkeit von den verfügbaren Laserparametern aufgeklärt. Experimente werden mit verfügbaren Lasersystemen durchgeführt und die Ergebnisse koppeln in das theoretische Untersuchungsprogramm zurück. Das Alleinstellungsmerkmal dieses Projektvorschlages ist eine prinzipielle rein optische Lösung für eine Targetstrukturierung (unter Benutzung stark abgeschwächter Pulse des Hochintensitätslasers) und eine anschließende Bestrahlung zur Sekundärstrahlungserzeugung innerhalb des Quellenbetriebes selbst. Experimentelle Resultate zur Stabilität der Nano-Strukturen in Bezug auf vor-Pulse des intensiven Wechselwirkungslasers werden gewonnen. Die Nutzung relativistischer Laserintensitäten und ihre Bedeutung für sekundäre Strahlungsquellen (insbesondere Röntgenstrahlung) wird analysiert und mit gegenwärtig laser-basierten Quellen verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen