Entwicklung einer brechenden Plasmalinse zum Fokussieren von Attosekundenstrahlen

• Antragsteller: Dr. Bernd Schütte
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456137830

Brechungslinsen, die zum Abbilden und Fokussieren von Licht sowie für Mikroskopie-Anwendungen verwendet werden, sind weit verbreitet und in vielen Spektralbereichen verfügbar, inklusive des sichtbaren, Infrarot-, Terahertz-, Ultraviolet- und sogar des Röntgenbereichs des elektromagnetischen Spektrums. Im extrem-ultravioletten (XUV) Bereich (den Wellenlängenbereich zwischen 10 und 124 Nanometern bezeichnend), der von hohem Interesse für wissenschaftliche und industrielle Anwendungen wie z.B. der kohärenten Beugungsabbildung von Nanostrukturen, der Attosekunden-Wissenschaft und der Nanolithographie ist, waren Brechungslinsen bisher nicht verfügbar. Dies kann durch die starke Absorption von XUV-Strahlung in Festkörpern erklärt werden. Kürzlich haben wir eine Gaslinse entwickelt, die die Fokussierung von XUV-Pulsen mit Photonenenergien in der Nähe von atomaren Resonanzen ermöglicht. Diese Gaslinsen können im Wellenlängenbereich zwischen 50 und 124 Nanometern benutzt werden, wohingegen Absorption weiterhin einen limitierenden Faktor darstellt für den Wellenlängenbereich unterhalb von 50 Nanometern. Das Ziel dieses Projektes ist es, eine brechende Linse bestehend aus einem Plasma zu entwickeln, die die Fokussierung von XUV-Pulsen im Spektralbereich zwischen 10 und 50 Nanometern ermöglicht. Dabei nutzt die Plasmalinse die Brechung der freien Elektronen im Plasma aus, was zu niedriger chromatischer Aberration und geringer Dispersion führt. Eine Plasmalinse ist daher ideal geeignet zum Fokussieren von Attosekundenpulsen und ermöglicht es, die Attosekunden-Pulslänge in Fokus zu erhalten. Nach der Entwicklung der XUV-Plasmalinse werden wir den XUV-Fokus räumlich charakterisieren und die Ergebnisse mit denen von Simulationen vergleichen. Wir werden weiterhin die XUV-Pulslänge im Fokus mit Hilfe der Attosekunden-Verschmierungstechnik vermessen. Im Vergleich zu Spiegeln, die typischerweise zum Fokussieren von XUV-Pulsen verwendet werden, bestehen wichtige Vorteile der XUV-Plasmalinse darin, dass die Absorptionsverluste gering sind und dass es möglich ist, die Brennweite der Linse in-situ zu verändern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortliche: Dr. Oleg Kornilov; Dr. Jens Osterhoff
• Kooperationspartner: Professor Simon Hooker