Curvature aided long range propagation of short laser pulses in the atmosphere

The pre-filamentation regime of propagation of a short and intense laser pulse in the atmosphere is considered. Spatiotemporal self-focusing dynamics of the laser beam are investigated by calculating the coupled differential equations for spot size, pulse length, phase, curvature, and chirp functions of a Gaussian laser pulse via a variational technique. The effect of initial curvature parameter on the propagation of the laser pulse is taken into consideration. A method relying on the adjustment of the initial curvature parameter can expand the filamentation distance of a laser beam of given power and chirp is proposed

Nonlinear longitudinal compression of short laser pulses in the atmosphere

Propagation of short and intense laser beams in the atmosphere is considered for the purpose of identifying the temporal compression. The conditions and validity of linear and nonlinear compression theories are discussed. The effects of chirping and pulse power in the preionization regime are deliberated. The fact that the linear theory cannot explain the pulse compression in the atmosphere is presented

Yüklü parçacıkların hızlandırılması için yüksek değişim ölçülü plazma dalgaları

In this thesis one of the most promising plasma based particle acceleration methods, the Laser Wakefield Acceleration (LWFA) mechanism is discussed in detail. Starting from the standard LWFA method, the wakefield generation in plasmas and the energy gain of electrons are formulated. The wakefield generation by a multi passage laser beam in a plasma model based on the resonant LWFA is proposed. The growth of the wakefield amplitude is demonstrated and the corresponding energy gain of electrons is calculated. In addition to that, the LWFA under the effect of a constant magnetic field in a plasma is taken into consideration and the beneficial effect of the magnetic field on charged particle acceleration is demonstrated. The magnetic iiifield generation in a laser irradiated plasma problem is considered in detail and the physical mechanism of the induced magnetic field is presented. Furthermore, different than all these models the electron acceleration under the effect of the induced magnetic field is taken into account and a complete theoretical formulation for the wakefield and energy gain for this case is provided. Finally, the original models of weakly magnetized and self-magnetized LWFA are suggested to replace future's conventional high-energy acceleratorsBu tez çalışmasında plazma esaslı parçacık hızlandırma mekanizmalarından en ümit vaadedeni olan Lazer ile Uyandırılmış Alan- Hızlandıncıları (LWFA) üzerinde durulmuştur. Standard LWFA metodu ile başlayarak, uyandırma alanı ve bu alan içerisindeki elektronların enerji kazanmaları hesaplanmıştır. Rezonant LWFA metodunu esas alan bir lazer ışınının birden fazla dönüşümü ile plazma elektron uyarımı metodu önerilmiş ve bu metod uyarınca plazmadaki uyandırılmış elektrik alan büyüklüğünün artışı ve buna bağlı olarak elektronların enerji kazanımlarındaki artış ortaya konmuştur. Bu metoda ilaveten, sabit, dışarıdan uygulanan bir manyetik alan içerisindeki plazmalarda LWFA mekanizması ele alınmış ve bu mekanizmadaki uyandırma alanı ileelektronların enerji kazançları hesaplanarak manyetik alanın yüklü parçacık hızlandırılmasındaki olumlu etkileri ortaya çıkarılmıştır. Lazer ışınınla aydınlatılmış plazmalardaki manyetik alan yaratımı problemi detaylı bir şekilde ele alınarak, böyle bir manyetik alan yaratımı mekanizması açıklanmıştır. Diğer bütün metodlardan farklı olarak, plazma içerisinde lazer ışını tarafından yaratılmış manyetik alanın varlığı durumundaki LWFA mekanizması önerilmiş ve formüle edilerek açıklanmıştır. Sonuç olarak, zayıf manyetik alan altında ve plazma içerisinde oluşan öz manyetik alan altında LWFA yöntemleri kıyaslanmış ve bu yöntemlerin gelecekteki yüksek enerji hızlandırıcılarının yerini alabilecek plazma hızlandırıcılarının çalışma mekanizmaları olacağı sonucu önerilmiştir.Ph.D. - Doctoral Progra

Remote ionization by a short pulse laser beam propagating in the atmosphere

Self-focusing of high power, short laser pulses is considered for the purpose of identifying physical parameters that allow a remotely controllable ionization in the atmosphere. The propagation equation including diffraction, group velocity dispersion, Kerr nonlinearity and bound electrons effects is derived. A Lagrange density describing the propagation equation depending on a general pulse amplitude is presented for a propagation regime in the absence of ionization and plasma defocusing. Lagrange equations for beam parameters are determined and solved for a particular ansatz describing a chirped Gaussian beam with a curvature function. It is demonstrated that nonlinear effects not only cause transverse focusing but also temporally enhance the group velocity dispersion. A mutual interrelation between the pulse power, curvature, and chirp parameters is derived explicitly. Moreover, the location where the pulse self-focuses is addressed within the limits on the propagation distance along which the beam shape and the initial symmetry are preserved. Thus, a complete analytical structure of remote ionization is underlined. (C) 2008 American Institute of Physics

Limits on laser wakefield accelerators

The longitudinal and radial wakefields produced by a single laser pulse in a plasma are calculated. The limits on the laser wakefield acceleration because of diffraction, optical guiding, and energy loss due to radiation are examined. In particular for a bi-Gaussian laser beam, the energy gain about 4.6 GeV/cm s is estimated. A general constraint on the plasma density is presented. All the limits are compared and a localized density channel of width 4.6 x 10(-5) cm is proposed. (C) 1999 American Institute of Physics. [S0034-6748(99)03304-3]

Gaz akımında sürekli optik deşarj özelliklerinin nümerik incelemesi

TÜBİTAK TBAG Proje01.01.200

Lazer ile İndüklenmiş Plazma Spektroskopisi (LIBS) Yöntemi ile Arkeolojik Kalıntıların Elemental Analizi

Bu projede,LIBS yöntemi ile arkeolojik kalıntıların elemental kompozisyonunun araştırılması ve tanımlanması problemi üzerine çalışılacaktır. Arkeolojik ve tarihsel kalıntılar ile kimi sanat eserleriçok nadide ürünler olmaları sebebiyle analiz edilirlerken zarar görme ihtimalleri çok yüksektir. Bu noktada LIBS yönteminin belirleyici avantajı öne çıkmaktadır. Bu avantajlar, tüm kimyasal türleri algılayabilme, herhangi bir numunenin karakterizasyonunun yapılabilmesi, numunenin olduğu gibi hiç bir müdahaleye gereksinim duyulmadan incelenebilmesi, tahribatsız bir teknik olması ve laboratuvar koşullarından açık arazi koşullarına uzanan çok çeşitli deney ortamlarında çalışılabilmesi olarak sıralanabilir. Birçok uygulama arasından arkeolojik kalıntıların incelenmesi uygulamasını seçmemizdeki gerekçe, elimizde gerekli numunelerin olmasının yanı sıra, LIBS tekniğinin arkeolojik kalıntıların ve bulguların tahribatsız incelenmeleri konusunda ideal bir analiz sistemi olmasıdır.Proje sonrasında, tarihsel yapıtlar hakkında önemli bilgiler elde edebilme, eski dönemlerdeki çeşitli yerleşim alanları ve hayat tarzlarının birbirlerine göre benzerlikleri ve farklılıklarını ortaya çıkarabilme, incelenen duruma göre doğru kronolojik sıralama yapabilme sonuçlarına ulaşılacak ve bu konuda çalışmakta olan diğer disiplinlerdeki araştırıcılarla ortak çalışmalar yapılabilmesini olanaklı kılacaktır

Yüksek ve düşük basınç gaz deşarjların yerel olmayan plazmalarının 2D kinetik sayısal kodların geliştirilmesi ve yeni plazma teknolojilerininde uygulanması

TÜBİTAK MFAG Proje01.07.201