相对论激光与过稠等离子体相互作用中的高次谐波产生理论

我们解析和数值地研究了短超相对论激光脉冲与过稠等离子体相互作用产生的高次谐波。基于超相对论相似性理论，我们证明了高次谐波谱是普适的，即它不依赖于相互作用的细节。该谱包括幂律部分 $I_n\propto n^{-8/3}$（对于 $n<\sqrt{8\alpha}\gamma_{\max}^3$），随后是指数衰减。这里 $\gamma_{\max}$ 是等离子体表面的最大相对论 $\gamma$ 因子，$\alpha$ 是该时刻表面速度的二阶导数。高次谐波截止频率 $\propto \gamma_{\max}^3$ 在参数上大于基于多普勒效应的“振荡镜”模型预测的 $4 \gamma_{\max}^2$。我们理论的基石是一个新的物理现象：等离子体表面相对论 $\gamma$ 因子中的尖峰。这些尖峰定义了高次谐波谱，并导致反射辐射中的阿秒脉冲。