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近红外至远红外激光脉冲驱动的相对论等离子体产生太赫兹辐射

DOI：10.1103/PhysRevLett.123.264801 期刊：Physical Review Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 通过粒子模拟研究了采用近红外至远红外载波波长、超强双色激光场电离气体产生太赫兹脉冲的过程。对于长泵浦波长（10.6微米）导致电子密度与临界密度比值较大的情况，研究表明光电离会灾难性地增强等离子体尾波场，造成光谱整体红移，并在激光传播方向激发出振幅达数十GV/m的太赫兹场。该辐射过程伴随有因尾波场驱动电子加速而产生的相干渡越辐射（CTR），其振幅与主辐射相当。我们通过解析方法评估了包含粒子自场效应的总辐射能量中CTR能量占比可达30%，并通过数值计算标定了匹配击穿机制在电子密度跨越三个数量级变化时的效率。
作者： J. D′echard，X. Davoine，L. Berg′e
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究近红外至远红外激光脉冲驱动的相对论性等离子体中太赫兹（THz）脉冲的产生，重点关注光电离效应及太赫兹发射效率。

研究成果

研究表明，光电离对相对论性等离子体中的太赫兹辐射产生具有显著影响，尤其在长波长激光条件下更为明显。该研究揭示了电离诱导压力在增强等离子体尾波场及通过频率下转换产生强太赫兹场中的作用。通过标定不同电子密度下的太赫兹发射效率，显示出在吹弧状态下实现高转换效率的潜力。

研究不足

该研究受到粒子模拟（PIC）计算能力的限制以及所建模激光-等离子体相互作用特定条件的影响。过渡辐射场值同时受切伦科夫辐射（CTR）分量和加速电子自场的影响，需谨慎分离以进行准确分析。

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