Исследование излучения релятивистской лазерной плазмы в терагерцовом диапазоне

Ключевая задача проекта - исследование процессов генерации терагерцового излучения при взаимодействии лазерного импульса релятивистской интенсивности с неоднородной плазмой. Такое лазерно-плазменное взаимодействие представляет большой интерес для создания компактного источника высокоэнергетичных электронов - лазерно-плазменного ускорителя. Основными характеристиками плазменных ускорителей являются максимальная энергия электронов, полный заряд сгустка электронов, монохроматичность и угловая расходимость генерируемого пучка. Для оптимизации указанных характеристик необходима разработка методик диагностики параметров плазмы и образующихся в ней под действием лазерного излучения ускоряющих структур. К последним относятся плазменные волны, распад которых порождает горячие электроны и квазистатические поля, позволяющие электронам резонансно отбирать энергию у лазерного импульса и ускоряться. Параметрические неустойчивости, приводящие к возбуждению указанных волн, и квазистатические поля, созданные разделением зарядов из-за пондеромоторного действия лазерного излучения, являются источниками электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне. В данном проекте планируется экспериментально и численно исследовать механизмы генерации терагерцового излучения при взаимодействии лазерного излучения релятивистской интенсивности с твердотельной мишенью и впервые разработать методы диагностики параметров плазмы, образующихся в ней волн и квазистатических электрических и магнитных полей основанные на одновременном измерении параметров терагерцового и оптического излучений плазмы и ускоренных в ней заряженных частиц. Кроме того, планируется оценить эффективность релятивистской лазерной плазмы как источника терагерцового излучения. Актуальность данного исследования проявляется в исследовании новых физических явлений, протекающих при лазерно-плазменном ускорении, разработкой нового способа диагностики параметров плазмы для оптимизации ее как источника ускоренных электронов и рентгеновского излучения, а также возможностью создания дополнительного источника ТГц излучения для прикладных задач на базе уже существующей системы.