Study of the Amplification of High Order Harmonics with Orbital Angular Momentum in Silver Plasmas

En la actualidad se mantiene como un tema de interés el desarrollo de fuentes de radiación X blanda coherente. Entre ellas encontramos los láseres de electrones libres (FEL) y los láseres de rayos X basados en plasmas en los cuales se inyectan armónicos de alto orden. Los láseres basados en plasmas tienen el atractivo de ser una fuente con la capacidad de obtener energías más altas requiriendo instalaciones más pequeñas. Sin embargo, su coherencia es bastante baja respecto a los FEL. Para mejorar la coherencia de los láseres basados en plasmas y aprovechar su mayor capacidad de ganancia energética, se inyectan estructuras ópticas como los Armónicos de Alto Orden que poseen alta coherencia. [1] El trabajo de los experimentalistas dedicados a la inyección de Armónicos de Alto Orden en láseres basados en plasmas se hace con plasmas gaseosos o de blanco sólido. En paralelo se desarrollan modelos teóricos sobre los procesos de amplificación de la luz y generación de Armónicos de Alto Orden [2] [3] [4]. Dentro de los estudios académicos encontramos desarrollos teóricos y de programas de simulación como Dagón, utilizado en este trabajo Fin de Master. Dagón es un código que resuelve las ecuaciones de Maxwell-Bloch, las cuales rigen el proceso de amplificación de la luz en el plasma. La información de la evolución temporal del plasma proviene de códigos de física atómica e hidrodinámicos como e-Hybrid cuyos resultados se usan como input en Dagón. Los plasmas gaseosos presentan condiciones de simetría que facilitan modelar los experimentos, mientras que los de blanco sólido presentan un modelado más complejo por la forma de producir el plasma. En este trabajo se ha hecho un estudio que analiza el uso del código Dagón, código de simulación del proceso de amplificación de láseres basados en plasmas, aplicado a blancos sólidos de plata. El trabajo explora el proceso de amplificación de Armónicos de Alto Orden en un plasma basado en un blanco sólido de plata ya que es la estructura de interés a amplificar por mejorar la coherencia de este tipo de láseres. Se trata de un trabajo de colaboración con los experimentalistas en la Universidad de París Saclay (Aluk Kumar y Olivier Guilbaud) donde una retroalimentación entre los grupos busca enriquecer la física de los modelos disponibles y caracterizar los efectos físicos que tienen lugar en el proceso de la amplificación y como afectan al armónico inyectado. El presente trabajo se enmarca dentro del grupo de investigación de física de plasmas y se ha trabajado estrechamente con Santiago López, que explora la inyección de armónicos de alto orden en plasmas gaseosos basados en Kriptón y Elena de la Fuente, que ha trabajado en con plasmas de blanco sólido basados en plata y armónicos de alto orden variables en el tiempo. Al usar el mismo software también se han desarrollado entre los miembros del grupo herramientas para el análisis de los resultados, como los códigos de propagación presentados en el capítulo capítulo 3 Diffraction and propagation o los mapas de calor aplicados al análisis de los resultados.