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

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。