Revealing the second harmonic generation in a femtosecond laser-driven cluster-based plasma by analyzing shapes of Ar XVII spectral lines

アルゴンXVIIスペクトルライン形状の解析によるフェムト秒レーザー照射クラスタープラズマにおける第二次高調波発生の解明

Oks, E.*; Dalimier, E.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.*; 福田 祐仁; Andreev, A.*; Koga, J. K.; 榊 泰直; 小瀧 秀行; Pirozhkov, A. S.; 林 由紀雄; Skobelev, I.*; Pikuz, S.*; 河内 哲哉; 神門 正城; 近藤 公伯; Zhidkov, A.*; 児玉 了祐*

Oks, E.*; Dalimier, E.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.*; Fukuda, Yuji; Andreev, A.*; Koga, J. K.; Sakaki, Hironao; Kotaki, Hideyuki; Pirozhkov, A. S.; Hayashi, Yukio; Skobelev, I.*; Pikuz, S.*; Kawachi, Tetsuya; Kando, Masaki; Kondo, Kiminori; Zhidkov, A.*; Kodama, Ryosuke*

フェムト秒高強度レーザーをアルゴンクラスターターゲットに照射して生成したプラズマから発生したアルゴンXVIIスペクトルサテライト線のライン形状を詳細に解析することにより、プラズマ中で非線形現象が起こっていることを明らかにし、その結果、照射レーザー光の第二次高調波(SHG)が発生していることを解明した。サテライト線解析の新しい理論を構築し、入射レーザー光の2 %がSHGに変換されていることを明らかにした。この実験結果は、二次元粒子コードを用いたシミュレーション結果とも良い一致を示した。

We present experiments dealing with a femtosecond laser-driven cluster-based plasma, where by analyzing the nonlinear phenomenon of satellites of spectral lines of Ar XVII, we revealed the nonlinear phenomenon of the generation of the second harmonic of the laser frequency. For performing this analysis we developed new results in the theory of satellites of spectral lines. From such lineshape analysis we found, in particular, that the efficiency of converting the short (40 fs) intense (310 W/cm) incident laser light into the second harmonic was 2%. This result is in the excellent agreement with the 2-Dimensional Particle-In-Cell (2D PIC) simulation that we also performed. There is also an order of magnitude agreement between the thresholds for the SHG found from the line shape analysis and from the 2D PIC simulations.