Эффект самофокусировки при вынужденном рассеянии Бриллюэна эллиптических q-гауссовых лазерных пучков в неоднородной плазме

Теоретически исследовано вынужденное рассеяние Бриллюэна интенсивных q-гауссовых лазерных пучков, взаимодействующих с аксиально-неоднородной плазмой. Профиль плотности в форме рампы моделировал осевую неоднородность плазмы. Полагалось, что оптическая нелинейность плазмы возникает из-за зависимости релятивистской массы электронов плазмы от интенсивности излучения лазера. Интенсивный лазерный луч с частотой w0, распространяющийся через плазму, соединяется с ионно-акустической волной (IAW) на частоте wia и создает обратно рассеянную волну на частоте ws = w0 – wia. На основе вариационной теории полуаналитическое решение набора связанных волновых уравнений для волн накачки, IAW и рассеянной волны получено в приближении W.K.B. Отмечено, что на мощность рассеянной волны существенно влияет эффект самофокусировки луча накачки. 

1. R. S. Craxton, K. S. Anderson, T. R. Boehly, V. N. Goncharov, D. R. Harding, J. P. Knauer, R. L. McCrory, P. W. McKenty, D. D. Meyerhofer, J. F. Myatt, A. J. Schmitt, J. D. Sethian, R. W. Short, S. Skupsky, W. Theobald, W. L. Kruer, K. Tanaka, R. Betti, T. J. B. Collins, J. A. Delettrez, S. X. Hu, J. A. Marozas, A. V. Maximov, D. T. Michel, P. B. Radha, S. P. Regan, T. C. Sangster, W. Seka, A. A. Solodov, J. M. Soures, C. Stoeckl, J. D. Zuegel, Phys. Plasmas, 22, 110501 (2015).

2. K. A. Tanaka, B. Boswell, R. S. Craxton, L. M. Goldman, F. Guglielmi, W. Seka, R. W. Short, J. M. Soures, Phys. Fluids, 28, 2910 (1985).

3. A. B. Bud’ko, M. A. Liberman, Phys. Fluids B, 4, 3499 (1992).

4. R. Betti, V. N. Goncharov, R. L. McCrory, C. P. Verdon, Phys. Plasmas, 5, 1446 (1998).

5. J. Myatt, A. V. Maximov, W. Seka, R. S. Craxton, R. W. Short, Phys. Plasmas, 11, 3394 (2004).

6. V. Yu. Bychenkov, W. Rozmus, V. T. Tikhonchuk, Phys. Plasmas, 4, 1481 (1997).

7. H. A. Salih, S. T. Mahmoud, R. P. Sharma, M. Rafat, Phys. Plasmas, 12, 042302 (2005).

8. R. N. Agarwal, V. K. Tripathi, P. C. Agarwal, IEEE Trans. Plasma Sci., 24, 143 (1996).

9. B. I. Cohen, C. J. McKinstrie, E. A. Startsev, Phys. Plasmas, 9, 4375 (2002).

10. C. S. Liu, M. N. Rosenbluth, R. B. White, Phys. Fluids, 17, 1211 (1974).

11. D. W. Forslund, J. M. Kindel, E. L. Lindman, Phys. Rev. Lett., 30, 739 (1973).

12. C. J. Randall, J. J. Thomson, K. G. Estabrook, Phys. Rev. Lett., 43, 924 (1979).

13. R. Y. Chiao, C. H. Townes, B. P. Stoicheff, Phys. Rev. Lett., 12, 592 (1964).

14. T. H. Maiman, Nature, 187, 493 (1960).

15. A. Singh, K. Walia, Opt. Commun., 290, 175 (2013).

16. B. J. Albright, L. Yin, K. J. Bowers, B. Bergen, Phys. Plasmas, 23, 032703 (2016).

17. A. Singh, K. Walia, J. Fusion Energy, 31, 531 (2012).

18. R. P. Sharma, P. Sharma, S. Rajput, A. K. Bhardwaj, Laser and Part. Beams, 27, 619 (2009).

19. Q. Feng, L. Cao, Z. Liu, C. Zheng, X. He, Sci. Rep., 10, 3492 (2020).

20. S. Weber, C. Riconda, V. T. Tikhonchuk, Phys. Plasmas, 12, 043101 (2005).

21. P. K. Patel, M. H. Key, A. J. Mackinnon, R. Berry, M. Borghesi, D. M. Chambers, H. Chen, R. Clarke, C. Damian, R. Eagleton, R. Freeman, S. Glenzer, G. Gregori, R. Heathcote, D. Hey, N. Izumi, S. Kar, J. King, A. Nikroo, A. Niles, H. S. Park, J. Pasley, N. Patel, R. Shepherd, R. A. Snavely, D. Steinman, C. Stoeckl, M. Storm, W. Theobald, R. Town, R. Van Maren, S. C. Wilks, B. Zhang, Plasma Phys., 47, B833 (2005).

22. M. Nakatsutsumi, J. R. Davies, R. Kodama, J. S. Green, K. L. Lancaster, K. U. Akli, F. N. Beg, S. N. Chen, D. Clark, R. R. Freeman, C. D. Gregory, H. Habara, R. Heathcote, D. S. Hey, K. Highbarger, P. Jaanimagi, M. H. Key, K. Krushelnick, T. Ma, A. MacPhee, A. J. MacKinnon, H. Nakamura, R. B. Stephens, M. Storm, M. Tampo, W. Theobald, L. Van Woerkom, R. L. Weber, M. S. Wei, N. C. Woolsey, P. A. Norreys, New J. Phys., 10, 043046 (2008).

23. C. Tsallis, Braz. J. Phys., 39, 337 (2009).

24. N. Gupta, S. Kumar, Laser Phys., 30, 066003 (2020).

25. A. I. Akhiezer, R. V. Polovin, Sov. Phys. JETP, 3, 696 (1956).

26. D. Anderson, M. Bonnedal, M. Lisak, J. Plasma Phys., 23, 115–127 (1980).

27. D. Anderson, M. Bonnedal, Phys. Fluids, 22, 105 (1979).

28. A. Sharma, I. Kourakis, Laser and Part. Beams, 28, 479 (2010).

29. N. Gupta, S. Kumar, J. Opt. Quant. Electron., 53, 253 (2021).

30. N. Gupta, J. Opt. Quant. Electron., 53, 608 (2021).