Intense laser–plasma interactions generate high-order harmonics, providing a route to coherent extreme ultraviolet and x-ray sources, but their complex spatial properties limit practical applications. Two-dimensional particle-in-cell simulations show that tailoring the laser transverse profile controls the spatial characteristics of high-order harmonics through modification of the plasma surface curvature. At fixed peak intensity, increasing the beam waist radius from to reduces the full width at half maximum (FWHM) of the harmonic emission by approximately 26%. Under fixed laser energy, a larger beam waist radius improves harmonic collimation at the expense of intensity, revealing a trade-off between brightness and beam confinement. Compared with a Gaussian laser, a super-Gaussian laser reduces the harmonic FWHM by approximately 65% while increasing the peak intensity by more than 150%. These results identify the beam waist radius and transverse laser profile as key parameters for optimizing harmonic collimation and brightness.
高強度レーザー・プラズマ相互作用は高次高調波を生成し、コヒーレントな極端紫外線およびX線源への経路を提供するが、その複雑な空間特性は実用的な応用を制限する。二次元パーティクルインセルシミュレーションは、レーザーの横方向プロファイルを調整することが、プラズマ表面の曲率の変更を通じて高次高調波の空間特性を制御することを示している。固定ピーク強度では、ビームウエスト半径を から へ増加させると、高調波放射の半値全幅（FWHM）が約26%減少する。固定レーザーエネルギーでは、より大きなビームウエスト半径は強度を犠牲にして高調波のコリメーションを改善し、輝度とビームの閉じ込めの間のトレードオフを明らかにする。ガウスレーザーと比較すると、スーパーガウスレーザーは高調波のFWHMを約65%減少させると同時に、ピーク強度を150%以上増加させる。これらの結果は、ビームウエスト半径とレーザーの横方向プロファイルを、高調波のコリメーションと輝度を最適化するための主要パラメータとして特定する。