Laser-induzierte THz-Strahlung bei DELTA

Zentrum für Synchrotronstrahlung
Laser-induzierte THz-Strahlung bei DELTA
Durch eine Wechselwirkung zwischen ultrakurzen Laserpulsen (Abb. 1) und den in DELTA (Abb.
2) gespeicherten Elektronenpaketen werden ebenso kurze und kohärente Strahlungspulse mit
Wellenlängen im UV-Bereich emittiert. Dieses Prinzip wird Coherent Harmonic Generation (CHG)
genannt. Als weitere Konsequenz der Laser-Elektronen-Wechselwirkung entsteht kohärente
Terahertz-Strahlung, die durch eine 2011 in Betrieb genommene Strahllinie (Abb. 3) aus dem
Speicherring geführt und für weitere Experimente zur Verfügung gestellt wird.
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Grundlage für die Entstehung der Terahertz-Strahlung ist eine durch die Laser-ElektronWechselwirkung verursachte „Lücke“ (Abb. 4) in den Elektronenpaketen. Eine noch offene
Fragestellung ist dabei, ob diese Lücke über mehrere Umläufe im Speicherring erhalten
bleibt, wie sie sich verändert und welchen Einfluss
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diese Entwicklung auf die Emission der TerahertzStrahlung
hat.
Neben
vereinfachenden
analytischen Betrachtungen eignen sich zur
umfassenden Analyse der auftretenden Effekte vor
allem numerische Simulationen. Dazu gehört die
Simulation
der
Wechselwirkung
zwischen
Laserpulsen und Elektronen, das Verfolgen der
Teilchenbahnen durch die Magnetstruktur des
Speicherrings („Tracking“) und die Simulation der
Terahertz-Strahlungsemission.
Neben dem bisher eingesetzten Terahertz-Detektor, einem mit
flüssigem Helium gekühlten Bolometer (Abb. 5), können zum Nachweis
von Terahertz-Strahlung auch andere Detektoren, wie z.B. GolayZellen oder Schottky-Dioden, verwendet werden. Derartige Detektoren
sind zwar unempfindlicher als ein Bolometer, dafür aber kompakter und
einfacher zu handhaben. Im Verlauf dieses Jahres wird außerdem ein
auf der Fouriertransformation basierendes Infrarotspektrometer an der
Strahllinie installiert.
Masterarbeiten können sowohl auf dem eher theoretischen Gebiet der
numerischen Simulationen als auch im Rahmen experimenteller
Untersuchungen
verschiedener Detektionskonzepte durchgeführt
werden.
Kontakt:
Prof. Dr. Shaukat Khan ([email protected])
Peter Ungelenk ([email protected])
http://www.delta.tu-dortmund.de
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