Plasma-Mirror fokussieren die Laserforschung
Die Lichtverstärkung durch induzierte Emission, kurz Laser genannt (die Abkürzung Laser steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) hat seit ihrer Entdeckung in den 1960er Jahren Anwendung in vielen Bereichen gefunden. Vom Schneiden von Metall und der Identifizierung von gegnerischen Zielen bis hin zum Einsatz bei medizinischen Eingriffen und in der kosmetischen Chirurgie sind Laser unverzichtbar. Diese optischen Geräte machen nichts weiter, als einfach einen Lichtstrahl zu emittieren, allerdings einen Lichtstrahl hoher Kohärenz. Kohärenz bedeutet, einfach gesagt, dass der Laserstrahl aus Licht der gleichen Wellenlänge, Phase und Polarisation besteht. Auf dieser grundlegenden Eigenschaft von Lasern basiert eine Vielzahl, wenn nicht sogar alle seiner wichtigen Anwendungsmöglichkeiten. Um Teilchen zu verfolgen, die sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, miteinander kollidieren und dabei neue, andere exotische Elementarteilchen erzeugen, sind Laserstrahlen von hoher Intensität und Impulsdauern im Femtosekundenbereich (10[-15]s) nötig. Die Erzeugung von kurzen Pulsdauern hoher Intensität ist leider mit der spontanen Emission von inkohärentem Licht verbunden. Dieses Phänomen, bekannt als verstärkte spontane Emission (ASE, Amplified Spontaneous Emission), tritt vor allem an der ansteigenden Flanke dieser Femtosekundenpulse hoher Intensität auf. Ziel des SHARP-Projekts war es, das Phänomen der ASE zu minimieren und die Qualität des Laserstrahls zu verbessern. Durch einen Plasma-Mirror konnte dieses Ziel erreicht werden. Nach einer einzelnen Reflexion auf einem Plasma-Mirror, der mit einer Antireflexionsschicht beschichtet war, konnte der Kontrast des Laserstahls um mehr als 102 verbessert werden, die Effizienz lag um 60 Prozent höher, wobei die hohe Qualität des Strahls erhalten blieb. Um in den relativistischen Leistungsbereich vordringen zu können, muss die Intensität des Laserstrahls die Leistungsdichte von 1018 Watt pro Quadratzentimeter übersteigen. Daher waren zwei Plasma-Mirror erforderlich. Mit diesem Aufbau war es möglich, den Kontrast des Laserstrahls stark zu verbessern. Es konnte ein stark fokussierter Lichtpunkt erzeugt werden. Ein benutzerfreundlicher hydrodynamischer Code wurde entwickelt, um die Dynamik des Plasma-Mirror zu beschreiben. Er wird auf Anfrage zur Verfügung gestellt. Zudem wurden detaillierte Beschreibungen der im Rahmen dieses Projekts durchgeführten Experimente und die Projektergebnisse in angesehenen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht.
