Selbstfokussierung von kurzen intensiven Impulsen in Plasmen

Die Selbstfokussierung relativistisch intensiver Laserlichtsimpulse wird analysiert, wobei die Impulsdauer kurz genug ist, dass die Trägheit der Ionen keine signifikante Bewegung der Ionen verhindert. Selbstfokussierung tritt als Folge einer Erhöhung des wellenoptischen Brechungsindex auf, die aus zwei Effekten resultiert: der Massenzunahme der Elektronen aufgrund ihrer relativistischen Schwinggeschwindigkeit in der Lichtwelle und der Reduktion der Elektronendichte infolge der ponderomotiven Kraft, die die Elektronen verdrängt. Letzterer Effekt ist selbst für relativ kleine Werte von (P−PL)/PL signifikant, wobei P die Laserstrahlleistung und PL die kritische Leistung ist, über der Selbstfokussierung auftritt. Tatsächlich ist der Effekt für (P−PL)/PL≳0.1 so stark, dass alle Elektronen innerhalb eines radialen Kernbereichs des selbstfokussierten Laserlichtkanals verdrängt werden (dieses neue Phänomen wird Elektronen-Kavitation genannt).