Verbesserung von hochenergetischen, extrem schnellen Experimenten
Moderne physikalische Experimente, bei denen neue Gebiete wie zum Beispiel die Teilchenbeschleunigung oder lasergestützte Nuklearphysik erforscht werden, verwenden oftmals hochenergetische Pulse. Trotz der neuesten Fortschritte im Bereich der Lasertechnologie gibt es immer noch Unregelmäßigkeiten in der zeitlichen Konstanz bei den Pulsen, die durch verstärkte spontane Emissionen und verfrühte Pulse hervorgerufen werden. Das SHARP-Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung von neuen Methoden und Hilfsmitteln, um die bestmöglichste zeitliche Auflösung bei der Interaktion von Laser und Material zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang können die damit verbundenen nichtlinearen Effekte zu einer deutlichen Reduzierung der verstärkten spontanen Emission in Verbindung mit dem extrem kurzen Femtosekundenpuls führen. Eines der wichtigsten Ergebnisse dieses Projekts umfasst die direkte Verstärkung von hochenergetischen Femtosekunden-Pulsen im sichtbaren Bereich mithilfe eines Xeonfluorid-Lasers (XeF). Das kompakte photolytische Gerät weist einen kleinen nichtlinearen Brechungsindex auf, der eine direkte Verstärkung ermöglicht, ohne dass die Pulsdauer verlängert werden muss. Zudem ermöglicht es hochenergetische, extrem schnelle Laserpulse im blau-grünen Bereich des Spektrums. Wegen der geringen Kleinsignalverstärkung und einer relativ langen Strahlungsdauer (100ns) erzeugt das Xeonfluorid-Gas, das als aktives Medium im Laser eingesetzt wird, nur ein geringes Niveau an verstärkter spontaner Emission. Darüber hinaus zeigt das Medium eine hohe Verstärkungsbandbreite zusammen mit einer recht hohen Sättigungsfluenz. Diese Eigenschaften machen dieses Gerät ideal für den Einsatz bei der Entwicklung von hochenergetischen Lasersystemen (bis in den Petawattbereich). Bei der Entwicklung wurde auf ein Mindestmaß an Komplexität geachtet, um die Produktionskosten niedrig zu halten. Die Bauweise begrenzt das Auftreten von verfrühten Pulsen, wodurch die Energieverluste minimiert werden können. Dadurch ist das Gerät bestens geeignet, um eine hohe Auflösung und hochenergetische Femtosekundenpulse zu erreichen. Es kann in Laboratorien eingesetzt werden, wo Bedarf an hochenergetischen Lasern im Bereich von mehreren Terra- oder sogar Petawatt besteht. Beispiele von Experimenten aus der Hochfeldphysik umfassen die zeitlich aufgelöste Analyse von dichtem Plasma, die Erzeugung von Laserplasmen und Röntgenstrahlquellen, die Erzeugung von Photokernreaktionen, die Teilchenbeschleunigung sowie die Erforschung der relativistischen Eigenschaften der Wechselwirkung von Strahlung und Materie.
