レーザー強度の時空間制御

レーザーとプラズマを制御して結合させることによって、大きな科学的課題に取り組むことができるようになる可能性があるが、多くの応用はフレキシビリティーに乏しく、レーザー焦点体積の制御が不十分である。今回我々は、「フライング・フォーカス」と呼ばれる先進的な集光方式について報告する。この方式では、色集光システムとチャープレーザーパルスを組み合わせることで、小径レーザー焦点をレイリー長の約100倍の距離にわたって伝搬できる。さらに、焦点（ひいてはピーク強度）の移動速度が、レーザーの群速度から分離される。焦点は、レーザー軸に沿って順方向または逆方向にあらゆる速度で伝搬可能である。このコンセプトを検証する実験において、亜光速（−0.09c）から超光速（39c）までの焦点速度が測定で得られ、4.5 mmにわたってほぼ一定のピーク強度が得られた。フライング・フォーカスを光子加速器に適用して脱位相を軽減することは、考えられる応用の1つであり、これによって波長可変XUV光源の開発が促進される可能性がある。