流体动力学光学场电离(HOFI)等离子体通道

我们展示了实验与数值模拟，证明完全电离的低密度等离子体通道可由光学场电离(OFI)产生的等离子体柱的流体动力学膨胀形成。对氢中由轴棱镜形成的等离子体柱的流体动力学膨胀模拟显示，生成了长度为 200 mm、轴向密度量级为 $n_e(0) = 1 \times 10^{17} cm^{-3}$、最低阶模斑尺寸 $W_M \approx 40 \mu m$ 的等离子体通道。这些模拟表明，生成该通道所需的激光能量不大：约每厘米通道 1 mJ。使用球面透镜的实验证实了这些模拟，显示形成了短等离子体通道，其 $1.5 \times 10^{17}cm^{-3} \lesssim n_e(0) \lesssim 1 \times 10^{18} cm^{-3}$ 且 $61 \mu m \gtrsim W_M \gtrsim 33 \mu m$。此类低密度等离子体通道似乎很适合作为能够在高脉冲重复频率下长期运行的多 GeV 激光等离子体加速器级。