自己誘導テラワット長波長赤外レーザーによって形成される空気中のメガフィラメント

空気中の高出力レーザービームの回折補償された伝搬によって、遠隔検出、高エネルギーレーザーパルスの長距離投影、自由空間通信などの大気中の応用に新たな機会が開かれる可能性がある。今回我々は、自己誘導テラワットピコ秒CO₂レーザービームが、短波長のレーザーフィラメントと比べて断面積が4桁大きいセンチメートルスケールの直径の単一メガフィラメントを空気中に形成し、約10¹² W cm⁻²の固定強度でレイリー距離の数倍にわたって数ジュールのパルスエネルギーを誘導することを実験的に実証している。我々は、このメガフィラメントが、長波長レーザーパルスにおける分子分極率を効果的に低下させ、多体クーロン誘起イオン化を通して生成される自由キャリアに起因する自己集束、自己回折、自己発散の間のバランスから生じることを見いだした。モデリングから、この誘導方式によって、波長8〜14 μmの大気の透明窓の中を数キロメートルにわたって高出力ピコ秒赤外パルスを輸送できる可能性があることが明らかになった。