エクサワットからゼタワットのレーザーのための密度勾配プラズマによるレーザーパルス圧縮

我々は、空間的に変動する不均一プラズマの分散に基づいて、レーザーパルスを圧縮して極めて高い出力を得る新しい方法を提案する。今回、負の周波数チャープを持つ長いレーザーパルスが過剰密度プラズマスラブの密度勾配で反射される場合に、圧縮が実現された。密度が縦方向に増大すると、レーザーパルスのリーディング部の高周波数光子が、低周波数光子よりも深くプラズマ領域に入り込むため、チャープミラーを用いた方法と同じようにパルス圧縮が起こる。PIC（Particle-in-Cell）シミュレーションコードを用いて行った原理実証シミュレーションによって、2.35 psレーザーパルスから10.3 fsレーザーパルスへの圧縮（圧縮比225）が予測された。プラズマは、チャープパルス増幅によく用いられる固体回折格子とは異なり、ロバストであり高強度での損傷に耐えるため、今回の方法は、エクサワットやゼタワットのピーク出力に到達するための圧縮器として利用できる可能性がある。