Piko, Femto, was kommt als Nächstes?
Die Einführung der Chirped-Pulses-Amplification (CPA) und damit die Verstärkung der Energie der Pulse im Subpikosekundenbereich hat die Hochfeldphysik zurück in die Universitätslabore gebracht. Die maximale Intensität der Pulse, die von einem hochkompakten Lasersystem erzeugt werden kann, übertrifft die von konventionellen Lasern um mehr als drei Größenordnungen. Solche Laserquellen haben, indem man sie auf gasförmige oder feste Targets ausgerichtet hat, neue Einblicke in die Erzeugung von Elektronen- und Protonenstrahlen und die Verstärkung von Röntgenstrahlen ermöglicht. Um das Vorhandensein des ungewünschten Hintergrundlichts zu minimieren, das die Leistungsfähigkeit eines CPA-Lasersystems limitiert, wurden von Partnern des SHARP-Projekts nichtlineare Filter verwendet. Das Niveau der verstärkten spontanen Emission (ASE, Amplified Spontaneous Emission) liegt oft überhalb der Ionisierungsenergie der meisten Materialien. Die experimentellen Bedingungen auf dem festen Target können vor einer Interaktion mit dem Hauptpuls modifiziert werden. Das grundlegende Prinzip der entwickelten nichtlinearen Filter besteht darin, eine Verschiebung zwischen der Phase des hochintensiven Femtosekundenpulses und der weniger intensiven verstärkten spontanen Emission im Nanosekundenbereich zu erzeugen. Wissenschaftler am Laboratoire d'Optique Appliquée in Frankreich haben ein Sagnac-Interferometer verwendet, um eine Unterscheidung zwischen diesen beiden Pulsen machen zu können. Bei ihren Experimenten kam ein moderner Ti:Sa-Oszillator zum Einsatz, der die notwendige Anzahl von 20 Femtosekundenpulsen erzeugte. Mithilfe dieser Pulse war es möglich, die optimale Konfiguration für eine ausreichend reduzierte (abgeschwächte) verstärkte spontane Emission zu bestimmen. Um die Effizienz der neu entwickelten Methode zu demonstrieren, wurde die verstärkte spontane Emission vor und nach dem eigentlichen Puls auf ein Niveau unterhalb des Rauschens reduziert und eine Verbesserung des Kontrasts um vier Größenordnungen erreicht. Numerische Modelle des Prozesses, bei dem die Pulse gefiltert wurden, ermöglichten ein besseres Verständnis der experimentellen Ergebnisse, insbesondere der temporären und räumlichen Änderungen, die durch den Filterprozess hervorgerufen wurden. Diese werden bei Simulationen von zukünftigen Verbesserungsmöglichkeiten des ursprünglichen Aufbaus des auf dem Sagnac-Interferometer basierenden nichtlinearen Filters verwendet werden.
