Генерация узкополосного ТГц излучения за счёт столкновения в плазме лазерных кильватерных волн с мелкомасштабной поперечной структурой

Аннотация: Рассмотрен новый метод генерации мощного узкополосного терагерцевого излучения в процессе нелинейного взаимодействия встречных лазерных кильватерных волн, профили потенциала в которых модулированы в поперечном направлении и локально не совпадают друг с другом. Показано, что для достижения высокой эффективности излучения на удвоенной плазменной частоте период такой модуляции должен совпадать с длиной генерируемой электромагнитной волны. Каждую из плазменных волн с такой мелкомасштабной поперечной структурой предлагается создавать парой интерферирующих лазерных импульсов, распространяющихся под малым углом друг к другу. Численное моделирование методом частиц в ячейках подтверждает возможность достижения в такой схеме узкой (2 %) спектральной линии излучения и высокой эффективности преобразования энергии на уровне 1 %. При проектных параметрах XCELS предложенный метод открывает путь к достижению рекордного тераваттного уровня мощности излучения в ТГц диапазоне частот.

Ключевые слова: терагерцевое излучение, плазменные колебания, лазерный импульс, проект XCELS.