Laser absorption in the interaction between ultra-intense femtosecond laser and solid density plasma is studied integratedly for the intensity range Iλ2 ≃ 1014–1020 W cm−2 µm2 by particle-in-cell simulations with collision modulus included. The collisional effect is found to be significant when the incident laser intensity is less than 1016 W cm−2 µm2, which tends to enhance the resonance absorption and reduce the vacuum heating under different plasma parameters. At higher intensities, various collisionless absorption mechanisms dominate with a large number of hot electrons produced. The scaling of hot electron temperatures is found to depend upon the dominant absorption mechanisms. At moderate intensity around 1017 W cm−2, the scaling law is Thot∝(Iλ2)1/3 when the incident angle matches the optimized angle of resonance absorption; otherwise, Thot ∝ (Iλ2)α with α > 1/3, which changes with laser incident angles and preplasma scale lengths; in the case of vacuum heating, usually α > 1. At laser intensity above 1018 W cm−2 µm2 when the absorption mechanism is dominated by ponderomotive acceleration, the scaling becomes Thot ∝ (Iλ2)1/2. The angular distributions of hot electrons are also shown to be dependent upon the absorption mechanisms.
レーザーと固体密度プラズマとの相互作用における超強力フェムト秒レーザーの吸収を、衝突項を含む粒子シミュレーションにより、強度範囲Iλ2≃10^14–10^20 W cm^−2 μm^2にわたって統合的に研究した。衝突効果は、入射レーザー強度が10^16 W cm^−2 μm^2未満の場合に顕著であり、異なるプラズマパラメータの下で共鳴吸収を増強し、真空加熱を低減する傾向がある。より高い強度では、様々な無衝突吸収機構が支配的となり、多数の高温電子が生成される。高温電子の温度スケーリングは、支配的な吸収機構に依存することが見出された。中間強度（約10^17 W cm^−2 μm^2）では、入射角が共鳴吸収の最適角に一致する場合、スケーリング則はThot∝(Iλ2)^1/3となる。それ以外の場合、Thot∝(Iλ2)^α（α>1/3）となり、αはレーザー入射角とプレプラズマのスケール長に依存して変化する。真空加熱の場合、通常α>1となる。レーザー強度が10^18 W cm^−2 μm^2を超え、吸収機構がポンデロモーティブ加速によって支配される場合、スケーリングはThot∝(Iλ2)^1/2となる。高温電子の角度分布もまた、吸収機構に依存することが示された。