Speaker
Description
В настоящее время значительный интерес представляет область исследований, посвященная генерации ТГц излучения при взаимодействии лазерных импульсов релятивистской интенсивности с веществом. Несмотря на большое количество источников ТГц излучения, релятивистское лазерно-плазменное взаимодействие выделяется на их фоне отсутствием эффекта насыщения энергии генерируемого ТГц излучения при увеличении энергии основного импульса. Это открывает возможность получать импульсы ТГц излучения с чрезвычайно большими энергиями. Максимальная эффективность конверсии лазерного излучения в ТГц на данный момент составляет составляет ~1%.
Нами было проведено экспериментальное исследование характеристик ТГц излучения, генерирующегося при взаимодействии 1 ТВт лазерного импульса с протяженной подкритической плазмой. Установлено, что в режиме с максимальной генерацией ТГц излучения (энергия 50 мДж, фокусировка на 20 мкм вглубь мишени, $\Delta t_{fs-ns}=0$ нс, $n_{e_{MAX}}/n_{cr}=0.22$) при выводе излучения параболическим зеркалом ($F=5$ см, примерно $\pm 30^\circ$) полная энергия на детекторе составляет ~несколько десятков мкДж. В отсутствие спектрального ослабления выходным окном энергия составляла бы $\approx 0.1$ мДж только в диапазоне частот 0.5-5 ТГц, что соответствует коэффициенту конверсии энергии лазерного импульса в энергию ТГц излучения в 0.2\%. ТГц излучение генерируется в конус с углом раствора $\approx 40^\circ$, а его спектр лежит в области 1-5 ТГц. Увеличение энергии основного импульса приводит к линейному увеличению энергии ТГц излучения. Установлено, что механизмом генерации ТГц излучения является когерентное переходное излучение ускоренных электронов, пересекающих границу плазма-вакуум. Проведено подробное рассмотрение характеристик переходного излучения, генерирующегося пучком электронов с характерными для лазерно-плазменного ускорения с твердотельной мишени параметрами (т.е. со сравнительно низкими энергиями $\approx$МэВ и большой угловой шириной). Продемонстрировано, что форма импульса ТГц излучения в рассматриваемом взаимодействии должна быть близка к униполярной.
Полученный источник ТГц излучения в силу его высокой энергии может быть использован для исследования свойств полупроводниковых материалов. Также возможно его применение для различных диагностик типа накачка-зондирования, в силу его существования одновременно с источниками ускоренных электронов и рентгеновского излучения.
| Young scientist paper | Yes |
|---|
