As lasers become progressively higher in power, optical damage thresholds will become a limiting factor. Using the non-linear optics of plasma may be a way to circumvent these limits. In this paper, we report on simulations showing an enhancement to plasma wakefield self-compression of femtosecond laser pulses due to an ionization gradient at the leading edge of the pulse. By operating in a regime where wakefield generation is driven by moderately relativistic (∼1018 W cm−2) laser pulses and proper choice of gas species, the ionization front of the pulse can lead to a frequency shift that enhances the ponderomotive force and therefore both the wakefield generation and subsequent pulse compression.
レーザーがより高出力になるにつれて、光学損傷閾値が制限要因となるであろう。プラズマの非線形光学を利用することは、これらの限界を回避する方法となり得る。本論文では、パルス先端部における電離勾配によるフェムト秒レーザーパルスのプラズマ航跡場自己圧縮の増強を示すシミュレーションについて報告する。航跡場生成が中程度の相対論的強度（∼10¹⁸ W cm⁻²）のレーザーパルスによって駆動され、適切なガス種を選択する領域で動作させることにより、パルス先端部の電離フロントが周波数シフトを引き起こし、それによってポンデロモーティブ力を増強し、結果として航跡場生成とその後のパルス圧縮の両方を強化することができる。