We demonstrate rapid spread of surface ionization on a glass target excited by an intense, ultrashort laser pulse at an intensity of 3 × 1017 W cm−2. Time- and space-resolved reflectivity of the target surface indicates that the initial plasma region created by the pump pulse expands at c/7. The measured quasi-static megagauss magnetic field is found to expand in a manner very similar to that of surface ionization. Two-dimensional particle-in-cell simulations reproduce measurements of surface ionization and magnetic fields. Both the experiment and simulation convincingly demonstrate the role of self-induced electric and magnetic fields in confining fast electrons along the target-vacuum interface.

1.
G. A.
Mourou
,
T.
Tajima
, and
S. V.
Bulanov
,
Rev. Mod. Phys.
78
,
309
(
2006
).
2.
R. P.
Drake
,
High-Energy-Density Physics
(
Springer-Verlag
,
Berlin, Heidelberg
,
2006
).
3.
S.
Mondal
,
V.
Narayanan
,
W. J.
Ding
,
A. D.
Lad
,
B.
Hao
,
S.
Ahmad
,
W. M.
Wang
,
Z. M.
Sheng
,
S.
Sengupta
,
P.
Kaw
,
A.
Das
, and
G. R.
Kumar
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
109
,
8011
(
2012
).
4.
V.
Malka
,
J.
Faure
,
Y. A.
Gauduel
,
E.
Lefebvre
,
A.
Rousse
, and
K. T.
Phuoc
,
Nat. Phys.
4
,
447
453
(
2008
).
5.
R.
Rajeev
,
T. M.
Trivikram
,
K. P. M.
Rishad
,
V.
Narayanan
,
E.
Krishnakumar
, and
M.
Krishnamurthy
,
Nat. Phys.
9
,
185
(
2013
).
6.
S. C.
Wilks
,
W. L.
Kruer
,
M.
Tabak
, and
A. B.
Langdon
,
Phys. Rev. Lett.
69
,
1383
(
1992
).
7.
J. R.
Davies
,
A. R.
Bell
,
M. G.
Haines
, and
S. M.
Guerin
,
Phys. Rev. E
56
,
7193
(
1997
).
8.
T.
Yabuuchi
,
K.
Adumi
,
H.
Habara
,
R.
Kodama
,
K.
Kondo
,
T.
Tanimoto
,
K. A.
Tanaka
,
Y.
Sentoku
,
T.
Matsuoka
,
Z. L.
Chen
,
M.
Tampo
,
A. L.
Lei
, and
K.
Mima
,
Phys. Plasmas
14
,
040706
(
2007
).
9.
J. M.
Wallace
,
Phys. Rev. Lett.
55
,
707
(
1985
).
10.
Y.
Sakagami
,
H.
Kawakami
,
S.
Nagao
, and
C.
Yamanaka
,
Phys. Rev. Lett.
42
,
839
(
1979
).
11.
T.
Yabuuchi
,
B. S.
Paradkar
,
M. S.
Wei
,
J. A.
King
,
F. N.
Beg
,
R. B.
Stephens
,
N.
Nakanii
,
M.
Hatakeyama
,
H.
Habara
,
K.
Mima
,
K. A.
Tanaka
, and
J. T.
Larsen
,
Phys. Plasmas
17
,
060704
(
2010
).
12.
R.
Decoste
,
J. C.
Kieffer
, and
H.
Pepin
,
Phys. Rev. Lett.
47
,
35
(
1981
).
13.
M. A.
Yates
,
D. B. V.
Hulsteyn
,
H.
Hutkowski
,
G.
Kyrala
, and
J. U.
Brackbill
,
Phys. Rev. Lett.
49
,
1702
(
1982
).
14.
P.
Kolodner
and
E.
Yablonovitch
,
Phys. Rev. Lett.
43
,
1402
(
1979
).
15.
H.
Habara
,
K.
Adumi
,
T.
Yabuuchi
,
T.
Nakamura
,
Z. L.
Chen
,
M.
Kashihara
,
R.
Kodama
,
K.
Kondo
,
G. R.
Kumar
,
L. A.
Lei
,
T.
Matsuoka
,
K.
Mima
, and
K. A.
Tanaka
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
095004
(
2006
).
16.
P.
Mckenna
,
D. C.
Carroll
,
R. J.
Clarke
,
R. G.
Evans
,
K. W. D.
Ledingham
,
F.
Lindau
,
O.
Lundh
,
T.
McCanny
,
D.
Neely
,
A. P. L.
Robinson
,
L.
Robson
,
P. T.
Simpson
,
C. G.
Wahlstrom
, and
M.
Zepf
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
145001
(
2007
).
17.
H.
Langhoff
,
B. T.
Bowes
,
M. C.
Downer
,
B.
Hou
, and
J. A.
Nees
,
Phys. Plasmas
16
,
072702
(
2009
).
18.
M.
Chen
,
Z. M.
Sheng
,
J.
Zheng
,
Y. Y.
Ma
, and
J.
Zhang
,
Chin. J. Comput. Phys.
25
,
43
(
2008
).
19.
W. M.
Wang
,
Z. M.
Sheng
,
P. A.
Norreys
,
M.
Sherlock
,
R.
Trines
,
A. P. L.
Robinson
,
Y. T.
Li
,
B.
Hao
, and
J.
Zhang
,
J. Phys.: Conf. Ser.
244
,
022070
(
2010
).
20.
W. M.
Wang
,
Z.-M.
Sheng
,
H. C.
Wu
,
M.
Chen
,
C.
Li
,
J.
Zhang
, and
K.
Mima
,
Opt. Express
16
,
16999
(
2008
).
21.
E.
Ahedo
and
J. R.
Sanmartin
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
29
,
419
(
1987
).
22.
A. S.
Sandhu
,
A. K.
Dharmadhikari
,
P. P.
Rajeev
,
G. R.
Kumar
,
S.
Sengupta
,
A.
Das
, and
P. K.
Kaw
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
225002
(
2002
).
23.
F. F.
Chen
,
Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion
(
Springer-Science
,
2006
).
24.
R.
Rajeev
,
K. P. M.
Rishad
,
T. M.
Trivikram
,
V.
Narayanan
, and
M.
Krishnamurthy
,
Rev. Sci. Instrum.
82
,
083303
(
2011
).
25.
P.
Mora
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
185002
(
2003
).
You do not currently have access to this content.