Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 03/05 Ludwig-Maximilians-Universität München

Attosecond (as) physics has become a wide spreaded and still growing research field over the last decades. It allows for probing and controlling core- and outer shell electron dynamics with never before achieved temporal precision.
High harmonic generation in gases in combination with advanced extreme ultraviolet (XUV ) optical components enable the generation of isolated attosecond pulses as required for absolute time measurements. But until recently, single attosecond pulse generation has been restricted to the energy range below 100 eV due to the availability of sources and attosecond optics.
Multilayer mirrors are the up to date widest tunable optical components in the XUV and key components in attosecond physics from the outset.
In this thesis, the design, fabrication and measurement of periodic and aperiodic XUV multilayer mirrors and their application in the generation and shaping of isolated attosecond pulses is presented. Two- and three material coatings based on a combination of molybdenum, silicon, boron carbide, lanthanum and scandium covering the complete spectral range between 30 and 200 eV are developed and characterized. Excellent agreement between reflectivity simulations and experiments is based on the highly stable ion beam sputter deposition technique. It allows for atomically smooth deposition and the realization of aperiodic multilayer structures with high precision and reproducibility.
XUV reflectivity simulation of lanthanum containing multilayer coatings are based on an improved measured set of optical constants, introduced in this thesis.
This work enabled the generation of the shortest ever measured isolated light pulses so far, the creation of the first isolated attosecond pulses above 100 eV , the first demonstration of absolute control of the “attochirp” by means of multilayer mirrors and the formation of spectrally cleaned attosecond pulses, in a spectral region which lacks appropriate filter materials, for a never before achieved combination of spectral and temporal resolution at 125 eV .
Here presented concepts are in principle not restricted to specific energies or experimental set-ups and may be extended in the near future to enter completely new regimes of ultrashort physics.

Diese Arbeit untersucht mithilfe eines axisymmetrischen numerischen Modells die Prozesse, die zur Intensivierung tropischer Zyklone führen. Das Modell ist hydrostatisch, die Mo-dellgleichungen sind in Sigmakoordinaten auf einer f-Ebene formuliert. Es besteht aus drei Schichten: einer für die Grenzschicht und zwei für die freie Troposphäre.

Insbesondere wird der Einfluss des Coriolisparameters f auf die Intensität und Größe von tropischen Zyklonen untersucht. In der ersten von zwei Experimentreihen zeigt sich, dass sich die stärksten Stürme bei mittleren Werten von f entwickeln. Ebenso gibt es einen optimalen Wert von f im mittleren Bereich, bei dem die größten Stürme entstehen. Diese Ergebnisse scheinen zunächst mit klassischen Laborexperimenten von Turner und Lilly übereinzustimmen. Eine mögliche Analogie dieser Laborexperimente zu tropischen Zyklonen wird eingehend untersucht. Dabei zeigt sich, dass diese Analogie unter anderem aufgrund des in der Grenzschicht stattfindenden Intensivierungsprozesses begrenzt ist. Zum weiteren Verständnis wird eine zweite Experimentreihe durchgeführt. Die modellierten Stürme werden hierbei durch ein vorgeschriebenes Profil der diabatischen Erwärmungsrate angetrieben. Andere Feuchtprozesse werden ausgeschlossen. Es ergibt sich nun kein optimaler Wert von f für die Intensität der Stürme. Die Beziehung zwischen der Stärke des Antriebs und der Stärke der Rotation ist somit ein wichtiger zusätzlicher limitierender Faktor bei tropischen Zyklonen. Dennoch gibt es einen optimalen Breitengrad für die Größe der Zyklone, vergleichbar mit dem in der ersten Experimentreihe.

Außerdem wird die Sensitivität des Modells bezüglich der horizontalen Auflösung, des Eddy-Diffusions- und Reibungskoeffizienten und der Windgeschwindigkeitsabhängigkeit des Bodenflusses von Enthalpie untersucht. Die Intensität nimmt geringfügig mit größerer horizontaler Auflösung zu, die Größe des Sturms bleibt nahezu unverändert. In Übereinstimmung mit anderen Ergebnissen in der Literatur ist die Intensität stark abhängig vom horizontalen Eddy-Diffusionskoeffizienten. Erhöht man den Reibungskoeffizienten und lässt den Wärmeaustauschkoeffizienten konstant, bewirkt dies eine erhöhte Feuchtekonvergenz und damit einen früheren Beginn der schnellen Intensivierung. Die Intensität am Ende der Simulation nimmt, im Unterschied zu neuesten Ergebnissen von Montgomery et al., jedoch ab. Kappt man die Windgeschwindigkeitsabhängigkeit des Bodenflusses von Enthalpie bei kleinen Werten von 10 m/s, so simuliert das Modell dennoch Stürme mit Intensitäten, die Hurrikanstärke übersteigen. Dies zeigt, dass der in weiten Kreisen akzeptierte 'Verdunstungs-Wind-Rückkopplungsmechanismus' nicht wesentlich für die Intensivierung tropischer Zyklone ist.