During the interaction of a relativistic circularly polarized laser pulse with an overdense plasma target, the longitudinal motion of bunches of electrons under the action of light pressure and electrostatic restore force can emit intense terahertz (THz) pulses. This mechanism allows high pump laser intensity and large electron number participating in the emission. Two-dimensional particle-in-cell simulations are carried out to investigate the THz emission. The results suggest that such a source can produce remarkably intense THz pulses with energy of several mJ/sr and power of tens of gigawatts, which could find applications in nonlinear studies and relativistic laser-plasma interaction diagnostics.
REFERENCES
1.
M. S.
Sherwin
, C. A.
Schmuttenmaer
, and P. H.
Bucksbaum
, in Report of DOE-NSF-NIH Workshop on Opportunities in THz Science
, 2004
.2.
A.
Pedersen
, A.
Manolescu
, and A.
Valfells
, Phys. Rev. Lett.
104
, 175002
(2010
).3.
P.
Jonsson
, M.
Ilkov
, A.
Manolescu
, A.
Pedersen
, and A.
Valfells
, Phys. Plasmas
20
, 023107
(2013
).4.
A. G.
Stepanov
, L.
Bonacina
, S. V.
Chekalin
, and J. P.
Wolf
, Opt. Lett.
33
, 2497
(2008
).5.
A.
Houard
, Y.
Liu
, B.
Prade
, V. T.
Tikhonchuk
, and A.
Mysyrowicz
, Phys. Rev. Lett.
100
, 255006
(2008
).6.
Y.
Liu
, A.
Houard
, B.
Prade
, S.
Akturk
, A.
Mysyrowicz
, and V. T.
Tikhonchuk
, Phys. Rev. Lett.
99
, 135002
(2007
).7.
K. Y.
Kim
, A. J.
Taylor
, J. H.
Glownia
, and G.
Rodriguez
, Nat. Photonics
2
, 605
(2008
).8.
T. J.
Wang
, Y. P.
Chen
, C.
Marceau
, F.
Theberge
, M.
Chateauneuf
, J.
Dubois
, and S. L.
Chin
, Appl. Phys. Lett.
95
, 131108
(2009
).9.
10.
Z. M.
Sheng
, K.
Mima
, J.
Zhang
, and H.
Sanuki
, Phys. Rev. Lett.
94
, 095003
(2005
).11.
H. C.
Wu
, Z. M.
Sheng
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. E
77
, 046405
(2008
).12.
X. G.
Dong
, Z. M.
Sheng
, H. C.
Wu
, W. M.
Wang
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. E
79
, 046411
(2009
).13.
W.-M.
Wang
, Z.-M.
Sheng
, H.-C.
Wu
, M.
Chen
, C.
Li
, J.
Zhang
, and K.
Mima
, Opt. Express
16
, 16999
(2008
).14.
Z.-Y.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
102
, 241104
(2013
).15.
H. C.
Wu
, Z. M.
Sheng
, Q. L.
Dong
, H.
Xu
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. E
75
, 016407
(2007
).16.
W. P.
Leemans
, C. G. R.
Geddes
, J.
Faure
, Cs.
Toth
, J.
van Tilborg
, C. B.
Schroeder
, E.
Esarey
, G.
Fubiani
, D.
Auerbach
, B.
Marcelis
, M. A.
Carnahan
, R. A.
Kaindl
, J.
Byrd
, and M. C.
Martin
, Phys. Rev. Lett.
91
, 074802
(2003
).17.
J.
Yoshii
, C. H.
Lai
, T.
Katsouleas
, C.
Joshi
, and W. B.
Mori
, Phys. Rev. Lett.
79
, 4194
(1997
).18.
Y.
Sentoku
, T.
Zh. Esirkepov
, K.
Mima
, K.
Nishihara
, F.
Califano
, F.
Pegoraro
, H.
Sakagami
, Y.
Kitagawa
, N. M.
Naumova
, and S. V.
Bulanov
, Phys. Rev. Lett.
83
, 3434
(1999
).19.
M.
Kando
, A. S.
Pirozhkov
, Y.
Fukuda
, T.
Zh. Esirkepov
, I.
Daito
, K.
Kawase
, J. L.
Ma
, L. M.
Chen
, Y.
Hayashi
, M.
Mori
, K.
Ogura
, H.
Kotaki
, A.
Sagisaka
, E. N.
Ragozin
, A.
Faenov
, T.
Pikuz
, H.
Kiriyama
, H.
Okada
, T.
Kameshima
, J. K.
Koga
, K.
Belyaev
, F. F.
Kamenets
, A.
Sugiyama
, T.
Kawachi
, H.
Daido
, T.
Kimura
, Y.
Kato
, T.
Tajima
, and S. V.
Bulanov
, Eur. Phys. J. D
55
, 465
(2009
).20.
H.
Hamster
, A.
Sullivan
, S.
Gordon
, W.
White
, and R. W.
Falcone
, Phys. Rev. Lett.
71
, 2725
(1993
).21.
A.
Sagisaka
, H.
Daido
, S.
Nashima
, S.
Orimo
, K.
Ogura
, M.
Mori
, A.
Yogo
, J.
Ma
, I.
Daito
, A. S.
Pirozhkov
, S. V.
Bulanov
, T.
Zh. Esirkepov
, K.
Shimizu
, and M.
Hosoda
, Appl. Phys. B
90
, 373
(2008
).22.
Y. T.
Li
, C.
Li
, M. L.
Zhou
, W. M.
Wang
, F.
Du
, W. J.
Ding
, X. X.
Lin
, F.
Liu
, Z. M.
Sheng
, X. Y.
Peng
, L. M.
Chen
, J. L.
Ma
, X.
Lu
, Z. H.
Wang
, Z. Y.
Wei
, and J.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
100
, 254101
(2012
).23.
C.
Li
, M. L.
Zhou
, W. J.
Ding
, F.
Du
, F.
Liu
, Y. T.
Li
, W. M.
Wang
, Z. M.
Sheng
, J. L.
Ma
, L. M.
Chen
, X.
Lu
, Q. L.
Dong
, Z. H.
Wang
, Z.
Lou
, S. C.
Shi
, Z. Y.
Wei
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. E
84
, 036405
(2011
).24.
A.
Gopal
, T.
May
, S.
Herzer
, A.
Reinhard
, S.
Minardi
, M.
Schubert
, U.
Dillner
, B.
Pradarutti
, J.
Polz
, T.
Gaumnitz
, M. C.
Kaluza
, O.
Jackel
, S.
Riehemann
, W.
Ziegler
, H.-P.
Gemuend
, H.-G.
Meyer
, and G. G.
Paulus
, New J. Phys.
14
, 083012
(2012
).25.
A.
Gopal
, S.
Herzer
, A.
Schmidt
, P.
Singh
, A.
Reinhard
, W.
Ziegler
, D.
Brommel
, A.
Karmakar
, P.
Gibbon
, U.
Dillner
, T.
May
, H.-G.
Meyer
, and G. G.
Paulus
, Phys. Rev. Lett.
111
, 074802
(2013
).26.
R.
Lichters
, J.
Meyer-ter-Vehn
, and A.
Pukhov
, Phys. Plasmas
3
, 3425
(1996
).27.
L. L.
Ji
, B. F.
Shen
, X. M.
Zhang
, M.
Wen
, C. Q.
Xia
, W. P.
Wang
, J. C.
Xu
, Y. H.
Yu
, M. Y.
Yu
, and Z. Z.
Xu
, Phys. Plasmas
18
, 083104
(2011
).28.
S. V.
Bulanov
, N. M.
Naumova
, and F.
Pegoraro
, Phys. Plasmas
1
, 745
(1994
).29.
C.
Nieter
and J. R.
Cary
, J. Comput. Phys.
196
, 448
(2004
).30.
X. Q.
Yan
, H. C.
Wu
, Z. M.
Sheng
, J. E.
Chen
, and J.
Meyer-ter-Vehn
, Phys. Rev. Lett.
103
, 135001
(2009
).31.
Y.
Yin
, W.
Yu
, M. Y.
Yu
, A.
Lei
, X.
Yang
, H.
Xu
, and V. K.
Senecha
, Phys. Plasmas
15
, 093106
(2008
).32.
A.
Macchi
, F.
Cattani
, T. V.
Liseykina
, and F.
Cornolti
, Phys. Rev. Lett.
94
, 165003
(2005
).33.
Z.-Y.
Chen
, S.
Chen
, J.-K.
Dan
, J.-F.
Li
, and Q.-X.
Peng
, Phys. Scr.
84
, 045506
(2011
).34.
L. D.
Landau
and E. M.
Lifshitz
, The Classical Theory of Fields
(Pergamon
, Oxford
, 1975
).35.
J.
Zheng
, C. X.
Yu
, Z. J.
Zheng
, and K. A.
Tanaka
, Phys. Plasmas
12
, 093105
(2005
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.