Englische Übersetzung des Titels: Relativistic recollisions in strong laser fields

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Abstract

Der relativistische Ionisations-Rekollisionsprozess bei Atomen in starken Laserfeldern wird theoretisch untersucht. Zur analytischen Behandlung des Problems wird eine eichinvariante Version der Strong-Field-Approximation entwickelt und sowohl auf die Above-Threshold-Ionisation (ATI) als auch auf die Erzeugung höherer Harmonischer (HHG) angewendet. Voll-relativistische Berechnungen ihrer Energiespektren zeigen, dass die Rekollision des ionisierten Elektrons mit dem atomaren Kern in konventionellen Laserfeldern im Vergleich zur nicht-relativistischen Beschreibung stark unterrückt ist. Durch die Modifikation des die Prozesse treibenden Laserfeldes über die zusätzliche Verwendung von Attosekunden-Laserpulszügen in drei unterschiedlichen Konfigurationen kann dieses Problem umgangen und die Rekollision des ionisierten Elektrons im relativistischen Parameterbereich erreicht werden. Über den HHG-Prozess werden so kohärente Strahlung mit Energien bis hin zu 10 MeV und Zeptosekunden-γ-Laserpulse zugänglich.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

The relativistic ionization-recollision process is investigated theoretically. In order to treat the problem analytically a gauge-invariant version of the strong-field approximation is developed and employed to describe above-threshold ionization (ATI) as well as high-harmonic generation (HHG). Relativistic calculations of the corresponding energy spectra show a strong suppression of the recollision of the ionized electron with the atomic core in conventional laser fields compared to the nonrelativistic approach. Three different proposals based on a modification of the driving laser via the use of attosecond laser pulse trains are presented that circumvent this problem and allow the recollision of the ionized electron in the relativistic regime. In this way coherent radiation with energies up to 10 MeV and zeptosecond γ-ray pulses via the HHG-process become feasible.