Возбуждение электронной плазменной волны самофокусирующимися сosh-гауссовыми лазерными пучками в неоднородной бесстолкновительной плазме

Теоретически исследована динамика управляемых лазером волн электронной плазмы (EPW) в плазме с осевым скачком плотности с учетом самофокусировки лазерного луча на мощность EPW, возбуждаемого лазером. Во время распространения через плазму лазерный луч возбуждает EPW с частотой ω_ep, которая из-за оптической нелинейности плазмы нелинейно связана с лазерным лучом. На основе вариационной теории получены полуаналитические решения связанных нелинейных волновых уравнений для волны накачки и EPW с использованием квазиклассического приближения. Показано, что на мощность EPW 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. R. Betti, O. A. Hurricane, Nature Phys., 12, 435 (2016).

3. J. Nuckolls, L. Wood, A. Thiessen, G. Zimmerman, Nature, 239, 139 (1972).

4. E. Gschwendtner, P. Muggli, Nat. Rev. Phys., 1, 246 (2019).

5. E. Esarey, C. B. Schroeder, W. Leemans, Rev. Mod. Phys., 81, 1229 (2009).

6. A. Reagan, M. Berrill, K. A. Wernsing, C. Baumgarten, M. Woolston, J. J. Rocca, Phys. Rev. A, 89, 053820 (2014).

7. N. Lemos, P. King, J. L. Shaw, A. L. Milder, K. A. Marsh, A. Pak, B. B. Pollock, C. Goyon, W. Schumaker, A. M. Saunders, D. Papp, R. Polanek, J. E. Ralph, J. Park, R. Tommasini, G. J. Williams, Hui Chen, F. V. Hartemann, S. Q. Wu, S. H. Glenzer, B. M. Hegelich, J. Moody, P. Michel, C. Joshi, F. Albert, Phys. Plasmas, 26, 083110 (2019).

8. M. Kumar, V. K. Tripathi, Y. U. Jeong, Phys. Plasmas, 22, 063016 (2015). 9. C. Joshi, Phys. Scr., 30, 94 (1990).

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

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

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

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

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

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

15. M. Smid, O. Renner, A. Colaitis, V. T. Tikhonchuk, T. Schlegel, F. B. Rosme, Nat. Commun., 10, 4212 (2019).

16. R. E. Olson, R. J. Leeper, A. Nobile, J. A. Oertel, G. A. Chandler, K. Cochrane, S. C. Dropinski, S. Evans, S. W. Haan, J. L. Kaae, J. P. Knauer, K. Lash, L. P. Mix, A. Nikroo, G. A. Rochau, G. Rivera, C. Russell, D. Schroen, R. J. Sebring, D. L. Tanner, R. E. Turner, R. J. Wallace, Phys. Plasmas, 11, 2772 (2004).

17. N. V. Kabadi, R. Simpson, P. J. Adrian, A. Bose, J. A. Frenje, M. G. Johnson, B. Lahmann, C. K. Li, C. E. Parker, F. H. Seguin, G. D. Sutcliffe, R. D. Petrasso, S. Atzeni, J. Eriksson, C. Forrest, S. Fess, V. Y. Glebov, R. Janezic, O. M. Mannion, H. G. Rinderknecht, M. J. Rosenberg, C. Stoeckl, G. Kagan, M. Hoppe, R. Luo, M. Schoff, C. Shuldberg, H. W. Sio, J. Sanchez, L. Hopkins, D. Schlossberg, K. Hahn, C. Yeamans, Phys. Rev. E, 104, L013201 (2021).

18. T. S. Gill, R. Kaur, R. Mahajan, Optik, 126, 1683 (2015).

19. T. S. Gill, R. Mahajan, R. Kaur, S. Gupta, Laser and Part. Beams, 30, 509 (2012).

20. N. Gupta, S. Kumar, A. Gnaneshwaran, S. Kumar, S. Choudhry, J. Opt., 50, 701 (2021).

21. A. Singh, N. Gupta, Phys. Plasmas, 22, 062115 (2015).

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

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