Electromagnetic emission at the second harmonic of the plasma frequency produced by nonlinear interaction of counterpropagating laser-driven potential plasma waves are studied using particle-in-cell simulations. This process has been recently proposed as a method for generating high-power tunable THz radiation with a narrow spectral line-width (Timofeev et al 2017 Phys. Plasmas24 103106). In the present paper, we find the optimal conditions for demonstrating this phenomenon in a laboratory experiment that implies excitation of colliding wakefields by axially symmetric 830 nm Gaussian laser pulses with the total energy 0.2 J in a supersonic gas jet. It is shown that the emission mechanism based on the collision of different-size wakes is always accompanied with the mechanism of plasma antenna which begins to radiate electromagnetic waves after the build-up of periodic ion density modulation. Such additional emission makes hydrogen more attractive for this generating scheme than gases with heavier atoms.
粒子インセルシミュレーションを用いて、対向伝播するレーザー駆動プラズマ波の非線形相互作用によって生成されるプラズマ周波数の第二高調波における電磁放射を研究した。この過程は、狭いスペクトル線幅を持つ高出力の波長可変テラヘルツ放射を生成する方法として最近提案されたものである（Timofeevら 2017 Phys. Plasmas 24 103106）。本論文では、超音速ガスジェット中で総エネルギー0.2 Jの軸対称830 nmガウスレーザーパルスによる衝突航跡場の励起を伴う実験室実験において、この現象を実証するための最適条件を見出す。異なるサイズの航跡場の衝突に基づく放射メカニズムには、周期的なイオン密度変調の形成後に電磁波の放射を開始するプラズマアンテナのメカニズムが常に伴うことが示される。このような追加的な放射により、この生成方式においては、より重い原子を持つガスよりも水素の方が有利となる。