Observation of low frequency electromagnetic radiation from laser-plasmas

レーザープラズマからの低周波電磁放射の観測

神門 正城; 川瀬 啓悟; Esirkepov, T. Z.; 大東 出; 福田 祐仁; 小瀧 秀行; 亀島 敬; Pirozhkov, A. S.; 本間 隆之; Pikuz, S. A.*; Faenov, A. Y.; 森 道昭; Bulanov, S. V.

Kando, Masaki; Kawase, Keigo; Esirkepov, T. Z.; Daito, Izuru; Fukuda, Yuji; Kotaki, Hideyuki; Kameshima, Takashi; Pirozhkov, A. S.; Homma, Takayuki; Pikuz, S. A.*; Faenov, A. Y.; Mori, Michiaki; Bulanov, S. V.

レーザープラズマ相互作用により、レーザーがプラズマ中に空洞を作り、その中に捕捉される構造を作ることが理論的に予測されている。この構造は、相対論的ソリトンと呼ばれ、相対論的強度の電磁波を閉じこめ、元の周波数よりも低い電磁波を放出すると考えられている。実験では、これまでにイオンビームを用いてその構造を捉えた例はあるが、放射を観測した例はない。われわれは、予備実験にてこのソリトンの兆候を捉え、今回、赤外線検出器を用いて計測を行った。その結果、レーザー光と同一の成分の偏光を持つ波長5mの信号を観測した。偏光依存性から、この信号はソリトンからの放射であると考えられる。

As a result of laser-plasma interaction, an intense laser pulse can make a cavity in underdense plasma, which contains some of the energy of the laser pulse. This structure is called relativistic soliton. Solitons are predicted to store relativistic intensity of downshifted electromagnetic (EM) waves and finally emit radiation. Although a structure of solitons were observed in an experiment using proton beam imaging, however, no downshifted EM wave generation were reported, at least, recognized due to the result of soliton formation. We have tried to measure such downshifted EM radiation and observed signals which have same polarization as the pump laser at the wavelength of 5 m. Due to the same polarization, we attribute this radiation to the emission from solitons.