由激光与等离子体反射镜的强烈相互作用产生的一种反常的相对论辐射
发布时间：2023-12-04 14:59:45 阅读数： 125
相对论不稳定性调制发射示意图。随着表面调制的增加，XUV 辐射不再遵循反射角，而是越来越多地沿表面异常发射。资料来源：Lamač 等人，摘自《Physical Review Letters》（2023 年）。
由于强激光脉冲与等离子体反射镜之间的相互作用会产生有趣的效果，因此成为近期多项物理学研究的焦点。实验发现，这些相互作用可以产生一种被称为高阶谐波的非线性物理过程，其特征是发射极紫外辐射（XUV）和激光的短暂闪烁（即阿秒脉冲）。
捷克极端光基础设施 ERIC 和日本大阪大学的研究人员最近发现，在强激光脉冲与等离子体反射镜相互作用的过程中，会发生一种令人惊讶的转变。发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的一篇论文概述了这一转变，这一转变以相干 XUV 辐射的异常发射为标志。
进行这项研究的研究人员之一Marcel Lamač说：相对论振荡反射镜是一个令人着迷的概念，在产生强阿秒脉冲和高亮的 XUV 方面具有巨大的潜力。我们对以前工作中的一些假设进行了重新研究，发现在强烈的激光-镜面相互作用过程中会发生强烈的自调制，改变表面发射的极紫外（XUV）辐射的特性，然后沿表面反常传播。Marcel Lamač和他的同事是在测试该领域先前工作的预测结果时发现这一有趣现象的。研究小组以极高的分辨率进行了各种多维粒子-胞内数值模拟，目的是更好地理解固体密度等离子体与强激光器相互作用时电子和离子之间的相互作用。
Lamač说：我们的工作最直接的结果之一是，在选择目标和等离子体预控制时必须非常小心，以防止反射高次谐波的时空相干性损失。由于我们发现相对论不稳定性调制辐射在XUV范围内可能比反射高次谐波更有效，因此这种辐射也可被视为一种潜在的高效XUV源，这需要对实验条件进行精确控制，以实现高产率的XUV辐射。Lamač和他的同事们在模拟中观察到的 XUV 辐射有一个独特而有趣的特性。具体来说，研究人员发现，这种相干辐射平行于等离子体反射镜镜面传播。进一步的计算将这种异常辐射与等离子体表面不稳定所产生的相对论电子纳米束的激光驱动振荡联系起来。
Lamač补充说：我们认为，在控制这种镜面自调制方面存在着有趣的潜力，可以在表面不稳定的初始阶段增强相干性，产生更多窄带相干 XUV。
Lamač 和他的合作者最近的这项工作为了解强激光脉冲与等离子体反射镜之间相互作用产生的物理过程提供了新的视角。研究人员的模拟结果可能很快就会为更多探索他们观察到的异常发射的研究铺平道路，从而可能带来新的有趣发现。
更多信息： M. Lamač et al, Anomalous Relativistic Emission from Self-Modulated Plasma Mirrors, Physical Review Letters (2023).
