We report observations of a relativistic plasma wave excited by two copropagating laser beams with frequency difference close to the plasma frequency in a fully ionized hydrogen plasma. The laser beams were at (Nd:YAG) and (Nd:YLF) of 200 ps duration and focused to a diffraction limit spot with peak irradiance of . The plasma wave was detected by monitoring the forward-scattered spectrum of a third copropagating laser beam at . A novel use of Moire deflectrometry ensured the pump beams and probe beam were copropagating at focus. The inferred plasma wave density modulation is about 1 - 2% and corresponds to a longitudinal electric field of about . The plasma wave was observed to exist for a time ps. These results are not in agreement with theoretical predictions for relativistic detuning which give , and suggest that there is some mechanism limiting the growth of the plasma wave. Simulations indicate that this is due to either ponderomotive blowoff taking the plasma off resonant density or to the modulational instability.
我々は、完全電離水素プラズマ中において、周波数差がプラズマ周波数に近い2つの共伝播レーザービームによって励起された相対論的プラズマ波の観測について報告する。レーザービームは、200 psのパルス持続時間を有する (Nd:YAG) および (Nd:YLF) であり、 の回折限界スポットに集光され、ピーク強度は であった。プラズマ波は、第3の共伝播レーザービーム (波長 ) の前方散乱スペクトルをモニタリングすることにより検出された。モアレ偏向法の新規な応用により、ポンプビームとプローブビームが焦点において共伝播であることが保証された。推定されたプラズマ波の密度変調 は約1〜2%であり、対応する縦電場は約 である。プラズマ波は、 の時間にわたって存在することが観測された。これらの結果は、相対論的デチューニングに関する理論的予測 ( および ) とは一致せず、プラズマ波の成長を制限する何らかのメカニズムの存在を示唆している。シミュレーションは、これがポンデロモーティブ・ブローオフによるプラズマ密度の共鳴からのずれ、または変調不安定性に起因することを示している。