Влияние самофокусировки лазерных q-гауссовых пучков на генерацию второй гармоники в столкновительной плазме

Исследовано влияние самофокусировки q-гауссова лазерного луча на генерацию второй гармоники (ГВГ) в столкновительной плазме. В случае столкновительной плазмы генерация градиентов плотности происходит в перпендикулярном направлении вследствие перераспределения носителей заряда в результате неравномерного нагрева. Из-за градиентов плотности на частоте накачки образуется волна электронной плазмы, которая взаимодействует с пучком накачки, создавая ГВГ. Известное квазиклассическое приближение и параксиальная теория использованы для вывода дифференциального уравнения второго порядка для перетяжки основного пучка и эффективности второй гармоники. Численное решение уравнений выполнено с использованием высших переменных для лазера и плазмы. Показано, что фокусирующая способность пучка и эффективность генерации второй гармоники улучшаются с увеличением интенсивности лазера, плотности электронной плазмы, радиуса пучка и значений q. 

1. P. Sprangle, E. Esarey, J. Krall, Phys. Plasmas, 3, 2183 (1996).

2. J. Faure, Y. Glinec, A. Pukhov, S. Kiselev, S. Gordienko, E. Lefebvre, J. P. Rousseau, F. Burgy, V. Malka, Nature, 431, 541 (2004).

3. S. C. Wilks, J. M. Dawson, W. B. Mori, T. Katsouleas, M. E. Jones, Phys. Rev. Lett., 62, 2600 (1989).

4. P. B. Corkum, C. Rolland, T. Rao, Phys. Rev. Lett., 57, 2268 (1986).

5. W. F. Utlaut, R. Cohen, Science, 174, 245 (1971).

6. A. Singh, K. Walia, J. Fusion Energy, 32, 355 (2013).

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

8. K. A. Brueckner, S. Jorna, Rev. Mod. Phys., 46, 325 (1974).

9. K. Walia, J. Fusion Energy, 35, 446 (2016).

10. K. Walia, D. Tripathi, Y. Tyagi, Commun. Theor. Phys., 68, 245 (2017).

11. K. Walia, S. Kaur, Commun. Theor. Phys., 65, 78 (2016).

12. K. Walia, Optik, 225, 165889 (2021).

13. K. Walia, Optik, 221, 165365 (2020).

14. K. Walia, Optik, 225, 165592 (2020).

15. K. Walia, Optik, 219, 165040 (2020).

16. K. Walia, A. Singh, J. Fusion Energy, 33, No. 1, 83–87 (2014).

17. A. Singh, K. Walia, J. Fusion Energy, 32, 422 (2013).

18. B. E. Lemoff, G. Y. Yin, C. L. Gordon III, C. P. J. Barty, S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 74, 1574 (1995).

19. A. Bers, I. P. Shkarofsky, M. Shoucri, Phys. Plasmas, 16, 022104 (2009).

20. K. Walia, Y. Tyagi, D. Tripathi, A. M. Alshehri, N. Ahmad, Optik, 195, 163166 (2019).

21. K. Walia, D. Tripathi, Optik, 186, 46 (2019).

22. G. A. Askaryan, JETP, 15, 1088 (1962).

23. R. L. Carman, D. W. Forslund, J. M. Kindel, Phys. Rev. Lett., 46, 29 (1981).

24. N. Kant, A. K. Sharma, J. Phys. D Appl. Phys., 37, 998 (2004).

25. R. N. Agarwal, B. K. Pandey, A. K. Sharma, Phys. Scr., 63, 243 (2001).

26. A. Bhatia, K. Walia, A. Singh, Optik, 245, 167747 (2021).

27. K. Walia, P. Sharma, A. Singh, Optik, 245, 167627 (2021).

28. K. Walia, R. K. Verma, A. Singh, Optik, 255, 165745 (2021).

29. H. Hora, A. K. Ghatak, Phys. Rev. A (Coll Park), 31, 3473 (1985).

30. P. Jha, E. Agrawal, Phys. Plasmas, 21, 053107 (2014).

31. N. H. Burnett, H. A. Baldis, M. C. Richardson, G. D. Enright, Appl. Phys. Lett., 31, 172 (1977).

32. K. Walia, Optik, 127, 6618 (2016).

33. K. Walia, V. Kakkar, D. Tripathi, Optik, 204, 164150 (2020).

34. F. Brunel, J. Opt. Soc. Am. B, 7, 521 (1990).

35. J. Parashar, H. D. Pandey, I.E.E.E. Trans, Plasma Sci. IEEE Nucl. Plasma Sci. Soc., 20, 996 (1992).

36. M. S. Sodha, J. K. Sharma, D. P. Tewari, R. P. Sharma, S. C. Kaushik, Plasma Phys., 20, 825 (1978).

37. N. Erokhin, V. E. Zakharov, S. S. Moiseev, Sov. Phys. JETP, 29, 101 (1969).

38. U. Teubner, P. Gibbon, Rev. Mod. Phys., 81, 445 (2009).

39. J. A. Stamper, R. H. Lehmberg, A. Schmitt, M. J. Herbst, F. C. Young, J. H. Gardner, S. P. Obenschain, Phys. Rev. E Stat. Phys. Plas. Fluids Rel. Interdiscip. Top., 28, No. 8, 2563 (1985).

40. G. Purohit, P. Rawat, R. Gauniyal, Phys. Plasmas, 23, 013103 (2016).

41. G. Purohit, Chin. J. Phys., 77, 2639 (2022).

42. P. Sharma, R. P. Sharma, Phys. Plasmas, 19, 122106 (2012)

43. N. Kant, V. Thakur, Optik, 127, 4167 (2016).

44. V. Sharma, V. Thakur, N. Kant, Opt. Quant. Electron., 52, 444 (2020).

45. V. Thakur, N. Kant, Optik, 168, 159 (2018).

46. N. Singh, N. Gupta, A. Singh, Opt. Commun., 381, 180 (2016).

47. A. Singh, N. Gupta, Optik, 127, 2432 (2016).

48. M. S. Sodha, P. K. Kaw, Harmonics in Plasmas in Advances in Electronics and Electron Physics, 27, Ed. L. Marton, Academic, New York, 187293 (1969).

49. M. Bauer, C. Lei, K. Read, R. Tobey, J. Gland, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, Phys. Rev. Lett., 87, 025501 (2001).

50. C. Winterfeldt, C. Spielmann, G. Gerber, Rev. Mod. Phys., 80, 117 (2008).

51. R. I. Tobey, M. E. Siemens, O. Cohen, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, K. A. Nelson, Opt. Lett., 87, 286 (2007).

52. G. Fibich, Phys. Rev. Lett., 76, 4356 (1996).

53. D. W. Forslund, J. M. Kindel, E. L. Lindman, Phys. Fluids, 18, 1002 (1975).

54. C. Joshi, T. Tajima, J. M. Dawson, H. A. Baldis, N. A. Ebrahim, Phys. Rev. Lett., 47, 1285 (1981).

55. A. Modena, Z. Najmudin, A. E. Dangor, C. E. Clayton, K. A. Marsh, C. Joshi, V. Malka, C. D. Darrow, C. Danson, D. Neely, F. N. Walsh, Nature, 377, 606 (1995).

56. K. Nakajima, D. Fisher, T. Kawakubo, H. Nakanishi, A. Ogata, Y. Kato, Y. Kitagawa, R. Kodama, K. Mima, H. Shiraga, K. Suzuki, K. Yamakawa, T. Zhang, Y. Sakawa, T. Shoji, Y. Nishida, N. Yugami, M. Downer, T. Tajima, Phys. Rev. Lett., 74, 4428 (1995).

57. C. A. Coverdale, C. B. Darrow, C. D. Decker, W. B. Mori, K.-C. Tzeng, K. A. Marsh, C. E. Clayton, C. Joshi, Phys. Rev. Lett., 74, 4659 (1995).

58. M. S. Sodha, A. K. Ghatak, V. K. Tripathi, Progress in Optics, North Holland, Amsterdam (1976).

59. S. A. Akhmanov, A. Sukhorukov, R. Khokhlov, Sov. Phys. Uspekhi, 10, 609 (1968).

60. M. S. Sodha, A. K. Ghatak, V. K. Tripathi, Self-Focusing of Laser Beams in Dielectrics, Semiconductors and Plasmas, Tata-McGraw-Hill, Delhi (1970).