Elektromagnetische Felder und Elektronendynamik in der Travelling-Wave Thomsonstreuung

Travelling-Wave Thomsonstreuung (TWTS) ist eine neuartige Thomsonstreuungsgeometrie mit großer Strahlungsausbeute pro Puls, bei der ultrakurze Laserpulse mit verkippten Pulsfronten als optische Undulatoren oder lichtgetriebene Freie-Elektronen-Laser für relativistische Elektronenpulse genutzt werden. Auf diese Weise können Röntgenstrahlungspulse mit hohem Kontrast und schmaler Bandbreite erzeugt werden.
Zur Untersuchung der Propagation von TWTS-Pulsen wird in dieser Arbeit ein wellenoptischer, analytischer Formalismus entwickelt, welcher die zeitliche Entwicklung des elektrischen Feldes eines hochintensiven und ultrakurzen Laserpulses mit Dispersionseigenschaften nach Beugung an VLS-Gittern beschreibt. Damit können die durch Dispersion verursachten Veränderungen am Laserpuls bei der Beugung in beliebiger Ordnung numerisch analysiert werden. Das habe ich genutzt, um für zwei Beispiele die TWTS-Pulse zu charakterisieren. Für eines der Beispiele wird anhand der Ergebnisse eine vereinfachte Darstellung des Pulses abgeleitet und die Dynamik eines relativistischen Elektrons bei der Wechselwirkung mit dem Puls und gestreuter Strahlung beschrieben. Daraus werden Schlüsse für die Anwendbarkeit des Schemas als Freie-Elektronen-Laser gezogen.