Diffraktiv-refraktive Dispersionskompensation bei der Ausbreitung eines optischen Wirbelfelds mit ultrakurzer Pulsdauer

Bessel-Strahlen höherer Ordnung verfügen über helixförmige Wellenfronten. Die zahlreichen Untersuchungen zu solchen optischen Wirbelfeldern zielen einerseits auf das grundlegende Verständnis der Lichtausbreitung hin, andererseits auf Anwendungen wie z.B. neuartige Verfahren für die mikrooptische Manipulation oder die optische Übertragungstechnik. Zur Erzeugung optischer Wirbelfelder werden z.B. diffraktive Spiralaxicons verwendet. Um die bei der Beugung auftretende starke negative Dispersion zu kompensieren, kann man die Ausbreitung in einem Medium mit positiver Dispersion ausnutzen. Die Kombination aus refraktiver und diffraktiver Dispersion erlaubt die Erzeugung optischer Wirbelfelder mit ultrakurzer Pulsdauer, wie für eine Pulsdauer von etwa 8 fs demonstriert [1]. Wir präsentieren die analytische Beschreibung der Erzeugung und Ausbreitung des Wirbelfeldes sowie der diffraktiv-refraktiven Dispersionskompensation. Dies geschieht durch Anwendung der skalaren Beugungstheorie sowie mit den Methoden der linearen Systemtheorie. Theoretische und experimentelle Ergebnisse befinden sich in sehr guter Übereinstimmung. [1] M. Bock, J. Jahns, R. Grunwald, Opt. Lett. 37, 3804-3806 (2012)