Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 69 Forschungsprojekt 2: Wechselwirkung intensiver Laserpulse mit Nanostrukturen nearen Absorption der Nanodrähte und deren volumetrischen Plasmaheizung gewonnen, so- wie effizient Röntgenstrahlung erzeugt. Hollinger et al., Enhanced absorption and cavity effects of three- photon pumped ZnO nanowires, Applied Physics Letters 111, 213106 (2017) Samsonova et al., X-ray emission generated by laser-produced plasmas from dielectric nanostructured targets ,AIP Conf. Proc. 1811, 180001 (2017) Forschungsprojekt 3: Nichtlineare Optik mit antiresonanten Hohlkernfasern In diesem Projekt werden die nichtlinearen optischen Eigenschaften atomarer und molekularer Gase mit ultrakurzen Laserpulsen untersucht. Für eine gut defi- nierte Wechselwirkungsgeometrie werden diese Ex- perimente in gasgefüllten Hohlkernfasern durchge- führt. Dabei wurden neuartige antiresonante hollow core fiber (ARHCF) verwendet, die vom IPHT Jena im Rahmen einer Kollaboration bereitgestellt werden. ARHCF zeichnen sich durch einen großen Modenfeld- durchmesser und durch geringe Verluste vom nahen IR bis hinunter in das tiefe UV aus. Unsere ersten Experimente mit einer Kr-gefüllten ARHCF haben eine spektrale Verbreiterung von ultrakurzen Laserpulsen bei 800nm auf den Spektralbereich von 200nm bis 2000nm gezeigt. Neben einer experimentellen Cha- rakterisierung wurden auch umfangreiche Simulatio- nen gemacht, um die Verbreiterungsmechanismen besser zu verstehen. Pulse mit einer Mittenwellenlän- ge von 1700nm wurden in einer ARHCF in Kooperati- on mit Kollegen vom INRS Montreal in einem Bereich von 1300 bis 2000nm verbreitert und auf 15fs kom- primiert. Sollapur et al., Resonance-enhanced multi-octave supercontinuum generati- on in antiresonant hollow-core fibers Nature Light: Science & Applications 6 (12), e17124 (2017) Abb. 3. Aufbau zur Superkontinuumsgeneration in ei- ner Hohlkernfaser: ultrakurze Laserpulse bei einer Wel- lenlänge von 800nm werden zu einem Superkontinuum im Spektralbereich von 200 bis 2000nm verbreitert. Abb. 2. Wechselwirkung von Laserpulsen mit flachen bzw. nanostrukturierten Proben zur Erhöhung der Effizienz Die Wechselwirkung von hochintensiven Pikosekun- den- und Femtosekunden-Laserpulsen mit Festkör- pern ist eine einzigartige Methode zur Erzeugung von dichten und heißen Plasmazuständen und extremen Feldern in Laboratorien. Solche Plasmen sind von großem Interesse für Laborastrophysik sowie für die Entwicklung von Laborquellen für harte Röntgen- strahlen und energiereichen Teilchen. Eines der Hauptprobleme bei dieser Wechselwirkung ist jedoch die Abschirmung der Laserstrahlung durch das Plas- ma selbst, wodurch lasererzeugte Plasmen niemals sehr dicht und gleichzeitig sehr heiß sein können. Jüngste Fortschritte in der Nanotechnologie und die Möglichkeit, feste Targets mit nanostrukturierten Oberflächen auszustatten, ebnen den Weg zur Bewäl- tigung dieser Herausforderung. Die Bestrahlung sol- cher nanostrukturierten Targets mit ultra-intensiven Laserpulsen erlaubt eine verbesserte Umwandlung in inkohärente harte und weiche Röntgenstrahlung so- wie beschleunigte Partikel. Basierend auf numeri- schen Simulationen unserer Partner von der HHU Düsseldorf erlaubten uns, die neuen Mechanismen zur Erzeugung von Plasmen besser zu verstehen und entsprechende Experimente zu entwickeln. In Koope- ration mit dem IFK/FSU Jena, GSI Darmstadt, TU Braunschweig und TU Wien haben wir Proben in ei- nem weiten Parameterbereich untersucht und wichti- ge Erkenntnisse zur wellenlängenabhängigen nichtli-