Введение
Глава 1 Временное сжатие мощных фемтосекундных импульсов с использованием кубической нелинейности 21
1.1 Математическое описание метода временного сжатия 22
1.2 Влияние аберраций фазы спектра на эффективность временного сжатия 23
1.2.1 Теоретическая модель 23
1.2.2 Временное сжатие интенсивных импульсов с частотной фазовой модуляцией в эксперименте 27
1.3. Временное сжатие интенсивных лазерных пучков с 3D гауссовым распределением интенсивности 31
1.3.1 Теоретическая модель 31
1.3.2 Экспериментальные результаты 36
1.4 Временное сжатие выходных импульсов петаваттных лазеров с усилителями на неодимовом стекле 43
1.5 Двухкаскадное временное сжатие для генерации импульсов петаваттного уровня мощности длительностью в один период светового поля 44
1.6 Метод определения коэффициента кубической нелинейности 47
1.7 Полиэтилентерефталат – новый нелинейно-оптический материал 50
1.8 Использование нелинейного интерферометра Маха-Цендера для повышения временного контраста сверхмощных лазерных импульсов 53
1.9 Заключение к главе 1 54
Глава 2 Увеличение временного контраста и сжатие мощных лазерных импульсов с использованием генерации второй гармоники 57
2.1 Теоретическая модель ГВГ сверхсильного лазерного поля 58
2.2 Сокращение длительности импульсов второй гармоники 60
2.3 Повышение временного контраста при генерации импульсов второй гармоники 63
2.4 Временное самосжатие интенсивных импульсов первой гармоники в процессе удвоения частоты 65
2.5 Экспериментальные результаты 66
2.5.1 Преобразование во вторую гармонику фемтосекундных лазерных импульсов с выхода стартовой части субпетаваттного лазера PEARL 66
2.5.2 Преобразование во вторую гармонику фемтосекундных лазерных импульсов лазера ASUR 70
2.6 Повышение временного контраста с использованием каскадной генерации второй гармоники 72
2.6.1 Идея метода 72
2.6.2 Приближение плоских монохроматических волн 73
2.6.3 Особенности использования метода применительно к фемтосекундным лазерным импульсам 76
2.6.4 Пример численного моделирования 77
2.6.5 Функция временного контраста в схеме с двумя кристаллами 81
2.7 Заключение к главе 2 84
Глава 3 Формирование сложных пространственно-временных (3D) распределений интенсивности лазерных импульсов для облучения фотокатодов линейных ускорителей электронов 86
3.1 Требования к лазерным импульсам, используемым для генерации электронных сгустков с экстремально малым эмиттансом 86
3.2 Формирование пространственно-временного распределения интенсивности с использованием пространственного модулятора света 90
3.2.1 Математическое описание работы формирователя спектра 90
3.2.2 Описание экспериментальной установки 94
3.2.3 Формирование квазициллиндрических пучков 98
3.2.4 Формирование 3D квазиэллипсоидальных пучков 100
3.2.5 Формирование квазитреугольных лазерных импульсов 101
3.3 Формирование пространственно-временного распределения интенсивности с помощью объемной чирпирующей решетка Брэгга (3D CBG) 111
3.3.1 Идея метода 111
3.3.2 Описание экспериментальной установки 116
3.3.3 Формирование 3D эллипсоидального пучка в эксперименте 118
3.4 Лазер для облучения катода линейного ускорителя электронов PITZ DESY 121
3.4.1 Принципиальная схема лазера 121
3.4.2 Волоконный лазер 122
3.4.3 Многопроходный твердотельный усилитель на кристаллах Yb:KGW 124
3.4.4 Формирователь пространственно-временной структуры поля лазерных импульсов 129
3.4.5 Генерация второй и четвертой гармоник с сохранением 3D распределения интенсивности лазерных импульсов 131
3.4.6 Сканирующий кросс-коррелятор 143
3.5 Генерация и характеристика электронных пучков в фотоинжекторе PITZ 156
3.6 Управление временной огибающей макроимпульсов лазера для фотоинжектора электронов 1 3.6.1 Идея метода 161
3.6.2 Формирование прямоугольных макроимпульсов в эксперименте 163
3.6.3 Временная фильтрация люминесценции волоконного лазера 165
3.7 Заключение к главе 3 166
Заключение 168
Литература 172
