Взаимное влияние самофокусировки и самосжатия эллиптического q-гауссовa лазерного импульса при взаимодействии с неоднородной вдоль оси плазмой

Теоретически изучена пространственно-временная динамика интенсивного лазерного импульса с q-гауссовым пространственным профилем излучения при взаимодействии с бесстолкновительной плазмой, в частности динамика ширины импульса и ширины луча лазерного импульса. С использованием вариационной теории нелинейное уравнение в частных производных, определяющее эволюцию огибающей импульса, сведено к набору связанных обыкновенных дифференциальных уравнений для ширины импульса и ширины луча лазерного импульса. Дифференциальные уравнения решены численно для представления взаимосвязи между самофокусировкой и самосжатием лазерного импульса.

1. S. E. Miller, Sci. Am., 214, 19 (1966).

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

3. Y. Shi, H. Qin, N. J. Fisch, Phys. Rev. E, 95, 023211 (2017).

4. S. Kumar, P. K. Chauhan, R. .P. Sharma, R. Uma, Optik, 242, 167130 (2021).

5. H. A. Haus, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 6, 1173 (2000).

6. M. Kim, S. Osone, T. Kim, H. Higashi, T. Seto, KONA Powder Part. J., 34, 80 (2017).

7. D. Zhang, Z. Li, K. Sugioka, J. Phys. Photonics, 3, 042002 (2021).

8. J. Cheng, C. S. Liu, S. Shang, D. Liu, W. Perrie, G. Dearden, K. Watkins, Opt. Laser Tech., 46, 88 (2013).

9. M. W. Berns, Laser Surg. Sci. Am., 264, 84 (1991).

10. M. W. Berns, D. E. Rounds, Cell Surg. Laser Sci. Am., 222, 98 (1970).

11. G. A. Mourou, D. Umstadter, Extreme Light. Sci. Am., 286, 80 (2002).

12. R. M. Wilson, Phys. Today, 71, 18 (2018).

13. O. Shorokhov, A. Pukhov, I. Kostyukov, Phys. Rev. Lett., 91, 265002 (2003).

14. P. Jha, V. Singh, A. K. Upadhyay, Phys. Plasmas, 18, 073105 (2011).

15. S. Kumar, P.K. Gupta, R. Uma, R. P. Sharma, Opt. Commun., 427, 37 (2018).

16. N. Gupta, R. Johari, S. B. Bhardwaj, R. Rani, N. Patial, J. Opt., 52, 175-188 (2023), doi: 10.1007/s12596-022-00891-3.

17. 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. Control. Fusion, 47, B833 (2005).

18. 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).

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

20. D. Anderson, M. Bonnedal, M. Lisak, Nonlinear Propagation of Elliptically Shaped Gaussian Laser Beams, 23, 115 (1980).

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