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Soft-X-ray harmonic comb from relativistic electron spikes

相対論的電子スパイクによる軟X線高調波コム発生

Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; Koga, J. K.; Coury, M.*; Green, J.*; Foster, P.*; Brenner, C.*; Dromey, B.*; Symes, D. R.*; 森 道昭; 川瀬 啓悟*; 亀島 敬*; 福田 祐仁; Chen, L. M.*; 大東 出; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; 桐山 博光; 岡田 大; 西森 信行; 今園 孝志; 近藤 公伯; 木村 豊秋*; 田島 俊樹; 大道 博行; Rajeev, P.*; McKenna, P.*; Borghesi, M.*; Neely, D.*; 加藤 義章*; Bulanov, S. V.

Pirozhkov, A. S.; Kando, Masaki; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Kawachi, Tetsuya; Sagisaka, Akito; Koga, J. K.; Coury, M.*; Green, J.*; Foster, P.*; Brenner, C.*; Dromey, B.*; Symes, D. R.*; Mori, Michiaki; Kawase, Keigo*; Kameshima, Takashi*; Fukuda, Yuji; Chen, L. M.*; Daito, Izuru; Ogura, Koichi; Hayashi, Yukio; Kotaki, Hideyuki; Kiriyama, Hiromitsu; Okada, Hajime; Nishimori, Nobuyuki; Imazono, Takashi; Kondo, Kiminori; Kimura, Toyoaki*; Tajima, Toshiki; Daido, Hiroyuki; Rajeev, P.*; McKenna, P.*; Borghesi, M.*; Neely, D.*; Kato, Yoshiaki*; Bulanov, S. V.

マルチテラワットレーザーをガスジェットターゲットに集光照射することにより「水の窓」に達する高次高調波発生を実験で示すことに成功した。数百次に達する高次高調波の強さは$$mu$$J/srパルスと評価できる。このような高調波は、高強度レーザーパルスが低密度プラズマ中を相対論的な自己収束を伴って伝搬する際に、パルスによって励起される尖塔波とキャビテーションの境界の交差点で発生する電子スパイクのコヒーレント振動により生じる。このときのスパイクの先鋭さと安定度はカタスロトフ理論により説明される。発生機構はPICシミュレーションによっても確認された。

We demonstrate a new high-order harmonic generation mechanism reaching the "water window" spectral region in experiments with multi-terawatt femtosecond lasers irradiating gas jets. A few hundred harmonic orders are resolved, giving $$mu$$J/sr pulses. Harmonics are collectively emitted by an oscillating electron spike formed at the joint of the boundaries of a cavity and bow wave created by a relativistically self-focusing laser in underdense plasma. The spike sharpness and stability are explained by catastrophe theory. The mechanism is corroborated by particle-in-cell simulations.

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パーセンタイル:8.78

分野:Physics, Multidisciplinary

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