Theoretical analysis shows that a small-amplitude laser wake (an electrostatic Langmuir wave), driven in a periodically stratified, cylindrical plasma column, generates a superluminal, azimuthally polarized rotational current at a Langmuir frequency. The current radiates a radially polarized (i.e. transverse magnetic) Cherenkov signal into the plasma-free space. The opening angle of the Cherenkov emission cone is defined by the spatial period of stratification. Lifetime of the laser wake, limited by wave breaking in the inhomogeneous plasma, defines the terahertz (THz) signal length. This length ranges from a few picoseconds to hundreds of picoseconds, depending on the wake amplitude, amplitude of background density modulation, and stratification period. Monochromaticity and coherence distinguishes this THz signal from the ultrashort, uncollimated, broadband signals generated by photoionization currents in plasma filaments. The efficiency of electromagnetic energy conversion, from optical to THz, reaches its peak when the drive pulse waist size is close to the column radius. The efficiency increases with an increase in the drive pulse wavelength, and reaches the maximum when the drive pulse becomes near-critical for relativistic self-focusing. Numerical examples with sub-Joule, near-infrared terawatt drive pulses demonstrate the highest conversion efficiency of the order 10−5, with the total emitted energy of several µJ, a few-hundred MV m−1 electric field at the column surface, and an MV m−1 field 10 cm away from the source.
理論解析により、小振幅のレーザー航跡場（静電ラングミュア波）が周期的に層状化した円筒プラズマ柱内で駆動されると、ラングミュア周波数で超光速の方位角方向に偏極した回転電流が生成されることが示される。この電流は、プラズマのない空間へ動径方向に偏極した（すなわち横磁波の）チェレンコフ信号を放射する。チェレンコフ放射コーンの開き角は、層状化の空間周期によって決定される。不均一プラズマ中の波の崩壊によって制限されるレーザー航跡場の寿命が、テラヘルツ（THz）信号の持続時間を決定する。この持続時間は、航跡場の振幅、背景密度変調の振幅、および層状化周期に依存して、数ピコ秒から数百ピコ秒の範囲に及ぶ。このTHz信号は、その単色性とコヒーレンスにおいて、プラズマフィラメント中の光イオン化電流によって生成される超短パルス・非コリメート・広帯域信号とは明確に区別される。光からTHzへのエネルギー変換効率は、駆動パルスのウエストサイズがプラズマ柱の半径に近づくときにピークに達する。変換効率は駆動パルスの波長が長くなるにつれて増加し、駆動パルスが相対論的自己集束に対して臨界状態に近づくときに最大値に達する。サブジュール級の近赤外テラワット駆動パルスを用いた数値例では、最高変換効率は10⁻⁵のオーダーであり、総放射エネルギーは数µJ、プラズマ柱表面での電界強度は数百MV m⁻¹、光源から10cm離れた位置での電界強度はMV m⁻¹のオーダーであることが示される。