Untersuchungen zur Erzeugung und Propagation ultrakurzer optischer Bessel-Impulse

Bessel-Strahlen sind beugungsfreie Strahlen, deren Amplitude und Phase senkrecht zur optischen Achse bei Propagation konstant bleiben. Die polychromatische Verallgemeinerung der Bessei-Strahlen führt zur Beschreibung von ultrakurzen Bessel-lmpulsen. Neben der beugungsfreien Propagation bieten diese Impulse die Möglichkeit zur Dispersionskompensation in optisch dichten Medien. ln dem Zeitbereich von ultrakurzen Laser-Impulsen unter 100fs führt eine Kopplung von räumlichen und zeitlichen Effekten zur Bildung einer X-Struktur in Raum Zeit-Koordinaten, dem sog. X-Impuls. ln dieser Arbeit wird die Entstehung und Propagation von optischen X-Impulsen theoretisch, in Simulationen und im Experiment untersucht. Die analytische Beschreibung von X-Impulsen sagt deren Entstehung für Impulsdauern unter 100fs voraus. Zusätzlich werden optische Elemente benötigt, die eine Laufzeitdifferenz unter 70fs zwischen dem Zentrum und den Armen der X-Struktur erzeugen können. ln dieser Arbeit wird eine Mikrooptik mit gaußförmigem Höhenprofil verwendet. Eine detaillierte Analyse der Propagationseigenschatten zeigt, dass dieses Element Bessei-Strahlen in einem Tiefenbereich von ca. 2mm erzeugt. Im experimentellen Teil der Arbeit wird erstmals die Entstehung von X Impulsen mit Hilfe von ultrakurzen Laser-Impulsen mit Impulsdauern von ca. 10fs nachgewiesen. Für die Detektion der X-Struktur in Raum und Zeit wird ein 2D Autokorrelationstechnik verwendet. Die Ergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit einer vergleichenden Simulation. Schließlich wird eine Messmethode zur räumlich aufgelösten Charakterisierung ultrakurzer Laser-Impulse basierend auf der Erzeugung von X-Impulsen vorgeschlagen sowie deren prinzipielle Eignung nachgewiesen.