Relativistic and ponderomotive self-channeling of intense ultrashort laser pulses in underdense plasmas is investigated numerically under more realistic experimental conditions. The optimization of the controlled power compression and stability of the channel can be realized with the use of appropriate incident laser power, beam focusing, and gas density profile conditions. The results of simulating the whole self-channeling are in good general agreement with the experimental observations for the self-channeling of TW-level 248 nm laser pulses in Xenon gas jets, capture the salient features of the relativistic self-channeling dynamics, and examine the root causes of experimental observations more accurately than before. The channel length is consistent with some transverse Xenon M-shell radiation measurements of the interaction region. The theoretically predicted ∼400 nm channel diameter indicates that the laser channel intensity could be an order of magnitude larger than previously anticipated.
相対論的およびポンデロモーティブ自己チャネリングによる高強度超短パルスレーザーのアンダーデンスプラズマ中での伝播を、より現実的な実験条件下で数値的に調査した。適切な入射レーザー出力、ビーム集光、およびガス密度プロファイルを用いることで、制御されたパワー圧縮とチャネルの安定性の最適化が達成可能であることを示した。TW級の248nmレーザーパルスをキセノンガスジェット中で伝播させた場合の自己チャネリング全体のシミュレーション結果は、実験観測と概ね良好な一致を示し、相対論的自己チャネリングダイナミクスの主要な特徴を捉えるとともに、実験的観測結果の要因を従来よりも正確に解明することができた。チャネル長は、相互作用領域からのキセノンM殻放射の横方向測定結果と一致することが確認された。理論的に予測された約400nmのチャネル直径は、レーザーチャネル内の強度が従来の予想よりも一桁大きい可能性を示唆している。