Релятивистские эффекты взаимодействия сверхсильного фемтосекундного лазерного импульса с атомарными кластерами

Рассмотрены эффекты взаимодействия интенсивного фемтосекундного лазерного импульса с большими атомарными кластерами. Интенсивность импульса составляет порядка 10¹⁸ Вт/см². Новые эффекты возникают при учете магнитной составляющей силы Лоренца. Имеет место генерация второй гармоники лазерного излучения. Выход излучения гармоники пропорционален квадрату числа атомов в кластере и квадрату лазерной интенсивности. Резонансное увеличение выхода на частотах Ми (как на частоте второй гармоники, так и на основной частоте) оказалось несущественным из-за быстрого прохождения резонанса при расширении кластера. Детально обсуждаются механизмы расширения и накопления энергии электронами и ионами кластера. Основной механизм накопления энергии электронами состоит в вынужденном обратном тормозном излучении при упругом отражении электронов от поверхности кластера. Уравнения, описывающие процесс расширения кластера, учитывают и гидродинамическое давление нагретых электронов, и кулоновский взрыв ионизованного кластера в результате внешней ионизации. Механизм ионизации предполагается надбарьерным как для внутренней, так и для внешней ионизации. Показано, что атомарные кластеры являются более привлекательной средой для генерации четных гармоник, нежели твердотельные и газовые мишени.