In this contribution, we present the results of a long-term study on radiofrequency and microwave electromagnetic pulse (EMP) emission, a phenomenon that is still not satisfactorily explained, performed at the PALS iodine laser system (1315 nm, 0.3 ns, up to 700 J on target). Using a comprehensive set of broadband diagnostics, including double ridged horn antennas, target current probe, along with special low-loss cables and oscilloscopes with sampling rates up to 100 GS s−1, we observed an unprecedentedly broad EMP spectrum with frequencies significantly exceeding 10 GHz. Moreover, scaling experiments revealed a dependence of the spectral shape and its central frequency on the laser intensity, and this was further correlated with electron emission. This dependence indicates that in addition to the well-known influence of the eigenfrequencies of the experimental hardware (e.g. target, stalk, and chamber), processes associated with the expanding plasma can also play a dominant role, as demonstrated in this study. We believe that these new findings will not only contribute to EMP mitigation and deepen our understanding of fundamental physics, but also support high-tech applications such as EMP hardening, biomedical research, and defense technologies.
本稿では、未だ十分に説明されていない現象である、高周波およびマイクロ波電磁パルス（EMP）放射に関する長期研究の結果を提示する。この研究は、PALSヨウ素レーザーシステム（1315 nm、0.3 ns、ターゲット上で最大700 J）を用いて実施された。二重リッジホーンアンテナ、ターゲット電流プローブ、特別な低損失ケーブル、および最大100 GS s−1のサンプリングレートを持つオシロスコープを含む包括的な広帯域診断装置を用いて、我々は10 GHzを大幅に超える周波数を持つ、前例のないほど広いEMPスペクトルを観測した。さらに、スケーリング実験により、スペクトル形状とその中心周波数がレーザー強度に依存することが明らかになり、これは電子放出ともさらに関連付けられた。この依存性は、実験ハードウェア（例えば、ターゲット、ステーク、チャンバー）の固有周波数のよく知られた影響に加えて、膨張するプラズマに関連するプロセスも支配的な役割を果たし得ることを示しており、これは本研究で実証された。我々は、これらの新たな発見が、EMPの緩和に貢献し、基礎物理学の理解を深めるだけでなく、EMPハードニング、生物医学研究、防衛技術などのハイテク応用も支援すると考えている。