Erhöhte Laserabsorption in ausgedehnten Clustermedien

Nach gegenwärtigen Modellen für Absorption von Ultrakurzpulslasern in Edelgasclustern verläuft die Absorption in zwei Phasen. Am Anfang ist die Elektronendichte überkritisch bzgl. der Laserfrequenz. Die Stoßabsorption dominiert und es werden überwiegend die Elektronen geheizt. Infolgedessen expandieren die Elektronen, wodurch die Elektronendichte und damit die Plasmafrequenz abnimmt. Wenn die abnehmende Plasmafrequenz gleich der Laserfrequenz wird, es folgt starke resonante Kopplung, wodurch die zweite Phase der Absorption eintritt. In dieser Arbeit werden zwei zusätzliche Absorptionsmechanismen vorgestellt. Erstens wird die kollektive Wechselwirkung durch Berücksichtigung von nichtresonanten Anregungen ergänzt.Zweitens wird gezeigt, dass der Clusterkern bzgl. der Elektronstreuung wie ein riesiger Atomkern fungiert und eine Erhöhung der Stoßabsorption hervorruft. Die nichtresonanten Anregungen werden im Rahmen eines Globaldipolmodells untersucht und es wird gezeigt, wie diese nichtresonanten Anregungen zur Heizung der Elektronen bis zu einigen keV führen können, was schon experimentell gemessen wurde. Außerdem wird gezeigt, dass die im Rahmen von Globaldipolmodellen berechnete Umwandlungseffizienz der Laserenergie in Harmonische der Laserfrequenz annähernd mit gemessenen Ergebnissen übereinstimmt. Der berechnete Absorptionskoeffizient als Funktion von Spitzenlaserintensität und Laserfrequenz ist sehr irregulär. Wir zeigen durch die Berechnung von Lyapulnovexponenten, dass diese Irregularität ein Ausdruck des chaotischen Verhaltens des Globaldipols ist. Ferner wird gezeigt, dass ein sich im thermischen Gleichgewicht befindender Cluster maßgeblich geladen ist. Die Elektronenstreuung durch den Clusterkern wird ausführlich untersucht und es wird gezeigt, dass die sehr große Ladung (~10000e) des Clusterkerns zu wesentlich erhöhter Stoßabsorption führt