Raumzeitliche Lokalisierung hochintensiver Lichtpulse

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Ziel des Projektes ist die Untersuchung und Steuerung der raumzeitlichen Selbstorganisation von nichtlinearen Strukturen bei der Ausbreitung von hochintensiven Pulsen in transparenten Materialien. Eine große Mannigfaltigkeit von komplexen Strukturbildungsphänomen ist einerseits auf Grund der Konkurrenz verschiedener nichtlinearer Prozesse, wie die Selbstfokussierung bzw. Lokalisierung infolge instantaner Kerr- Nichtlinearität, die Plasmaerzeugung durch nichtinstantane Mehrphotonenanregungen bis hin zum Entstehen von räumlichen Inhomogenitäten durch irreversiblen Materialmodifikation, zu erwarten. Andererseits treten nichttriviale lineare Korrelationen, wie nichtparaxiale Beugungserscheinungen oder Dispersionen höherer Ordnung, auf. Wegen der intensiven Licht-Materie-Wechselwirkung werden zusätzlich rückwärtslaufende Wellen angeregt. In einem ersten Projektschwerpunkt sollen Modulations- und radiale Instabilitäten von Gaußstrahlen sowie die aufgrund dieser Instabilitäten entstehenden optischen Strukturen, wie Filamente oder turbulente Strukturen, untersucht werden. Unter anderem ist die Zahl der entstehenden Filamente, die Filamentlänge und der durch die Wechselwirkung hervorgerufenen Vorzugsabstände der Filamente von besonderem Interesse. Ein zweiter Schwerpunkt beschäftigt sich mit der gezielten Steuerung solcher Strukturbildungsphänomene. Einerseits kann dies durch eine zeitliche Pulsformung bzw. durch die kontrollierte Wechselwirkung von Einzelpulsen eines Pulszuges geschehen. Andererseits soll durch räumliche Strahlformung die Geometrie und Topologie des Anfangsstrahls systematisch verändert werden. Beispielsweise wollen wir erstmals Filamentierungserscheinungen von Vortices studieren. Die starke Licht-Materie-Wechselwirkung führt sowohl zu reversiblen als auch zu irreversiblen Materialveränderungen, denen wir uns in einem dritten Projektschwerpunkt zuwenden wollen. Besondere Aufmerksamkeit wollen wir hierbei der Entstehung von neuen, stabilen Hochdruck- und Hochtemperaturphasen von transparenten Materialien infolge de Ausbildung von Stoßwellen schenken.