Вимушене комбінаційне розсіювання потужного пучка у магнітоплазмі із зіткненнями
Анотація
У цій задачі досліджується вимушене комбінаційне розсіювання потужного променя в зіткнювальній магнітоплазмі. Лазерний промінь має два режими поширення, а саме: незвичайний та звичайний, під час його переходу вздовж напрямку статичних магнітних полів. Перерозподіл носіїв відбувається через модифікацію статичного магнітного поля. Перерозподіл носіїв відбувається через неоднорідне нагрівання, що призводить до зміни профілю густини в поперечному напрямку до осі основного променя. Цей профіль густини додатково викликає модифікацію всіх трьох хвиль, що беруть участь у процесі, а саме: падаючого променя, електронної плазмової хвилі та розсіяної хвилі. Тут будуть отримані ЗДР 2-го порядку для перетяжок пучка накачування, електроплівкової хвилі та хвилі зворотного розсіяння, а також вираз для відбивної здатності, і далі буде проведено їх числове моделювання, щоб дослідити вплив зміни параметрів лазера та плазми, а також зовнішнього прикладеного магнітного поля на перетяжки пучка різних хвиль та на зворотну відбивну здатність ВКР.
Завантаження
Посилання
M.D. Perry, and G. Mourou, “Terawatt to petawatt subpicosecond lasers,” Science, 264, 917-924 (1994). https://doi.org/10.1126/science.264.5161.917
T. Feder, “Petawatt laser probes nature at Texas University,” Phys. Today, 61, 27 (2008). https://doi.org/10.1063/1.3001859
M. Tabak, J. Hammer, M.E. Glinsky, W.L. Kruer, S.C. Wilks, J. Woodworth, E.M. Campbell, and M.D. Perry, “Ignition and high gain with ultrapowerful lasers”, Phys. Plasmas, 1, 1626–1634 (1994). https://doi.org/10.1063/1.870664
C. Deutsch, H. Furukawa, K. Mima, M. Murakami, and K. Nishihara, “Interaction physics of the fast ignitor concept,” Phys. Rev. Lett. 77, 2483-2486 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.2483
E. Esarey, C.B. Schroeder, and W.P. Leemans, “Physics of laser-driven plasma-based electron accelerators,” Rev. Mod. Phys. 81, 1229-1285 (2009). https://doi.org/10.1103/revmodphys.81.1229
R. Bingham, J.T. Mendonca, and P.K. Shukla, “Topical review: plasma based charged-particle accelerators,” Plasma Phys. Controlled Fusion, 46, R1 (2004). https://doi.org/10.1088/0741-3335/46/1/r01
A. Rousse, “Production of a keV X-Ray Beam from synchrotron radiation in relativistic laser-plasma interaction,” Phys. Rev. Lett. 93, 135005 (2004). https://doi.org/10.1103/physrevlett.93.135005
Z. Zeng, Y. Cheng, X. Song, R. Li, and Z. Xu, “Generation of an extreme ultraviolet supercontinnum in a two-color laser field,” Phys. Rev. Lett. 98, 203901 (2007). https://doi.org/10.1103/physrevlett.98.203901
K. Walia, “Propagation characteristics of a high-power beam in weakly relativistic-ponderomotive thermal quantum plasma,” Commun. Theor. Phys. 75, 095501 (2023). https://doi.org/10.1088/1572-9494/accf82
K. Walia, “Nonlinear interaction of high power beam in weakly relativistic and ponderomotive cold quantum plasma,” Optik, 219, 165040 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165040
K. Walia, and S. Kaur, “Nonlinear Interaction of Elliptical Laser Beam with Collisional Plasma: Effect of Linear Absorption,” Commun. Theor. Phys. 65, 78 (2016). https://doi.org/10.1088/0253-6102/65/1/78
K. Walia, “Nonlinear Interaction of High Power Elliptical Laser Beam with Cold Collisionless Plasma,” J. Fusion Energ. 35, 446 (2016). https://doi.org/10.1088/0253-6102/65/1/78
K. Walia, “Enhanced Brillouin scattering of Gaussian laser beam in collisional plasma: Moment theory approach,” J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 23, 1450011 (2014). https://doi.org/10.1142/s0218863514500118
T. Singh, and K. Walia, “Second Harmonic Generation of High Power Cosh-Gaussian Beam in Thermal Quantum Plasma: Effect of Relativistic and Ponderomotive Nonlinearity,” J. Contemp. Phys. 59, 244-253 (2024). https://doi.org/10.1134/s1068337224700488
K. Walia, “Self-focusing of high power beam in unmagnetized plasma and its effect on Stimulated Raman scattering process,” Optik, 225, 165592 (2021). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165592
K. Walia, “Stimulated Brillouin Scattering of high-power beam in unmagnetized plasma: Effect of relativistic and ponderomotive nonlinearities,” Optik, 221, 165365 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165365
K. Singh, and K. Walia, “Influence of Self-Focused Elliptical Laser Beam on Second Harmonic Generation in Cold Quantum Plasma,” J. Contemp. Phys. 59, 154-164 (2024). https://doi.org/10.1134/s1068337224700300
K. Walia, V. Kakkar, and D. Tripathi, “Second harmonic generation of high-power laser beam in cold quantum plasma,” Optik, 204, 164150 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164150
K. Walia, N. Mehra, and S. Pandit, “Propagation Characteristics of q-Gaussian Laser Beam in Cold Collisionless Plasma,” J. Contemp. Phys. 59, 378-385 (2024). https://doi.org/10.1134/S1068337225700203
V. Nanda, and N. Kant, “Enhanced relativistic self-focusing of Hermite-cosh-Gaussian laser beam in plasma under density transition,” Phys. Plasmas 21, 042101 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4870080
N. Kant, M.A. Wani, and A. Kumar, “Self-focusing of Hermite-Gaussian laser beams in plasma under plasma density ramp,” Opt. Commun. 285, 4483-4487 (2012). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.05.065
M.A. Wani, N. Kant, Investigation of relativistic self-focusing of Hermite-cosine-Gaussian laser beam in collisionless plasma, Optik 127, 4705(2016).
W.L. Kruer, The Physics of Laser Plasma Interactions, (Addison-Wesley, Redwood City, 1998).
W.B. Mori, C. Joshi, J.M. Dawson, D.W. Forslund, and J.M. Kindel, “Evolution of self-focusing of intense electromagnetic waves in plasma,” Phys. Rev. Lett. 60, 1298-1301 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.1298
P.M. Lushnikov, and H.A. Rose, “How much laser power can propagate through fusion plasma?” Plasma Phys. Controll. Fusion 48, 1501 (2006). https://doi.org/10.1088/0741-3335/48/10/004
H.A. Salih, S.T. Mahmoud, R.P. Sharma, and M. Rafat, “Stimulated Raman Scattering of relativistic laser beam in plasmas,” Phys. Plasmas 12, 042302 (2005). https://doi.org/10.1063/1.1856480
C.S. Liu, and V.K. Tripathi, “Consequence of filamentation on stimulated Raman scattering,” Phys. Fluids, 29, 4188-4191 (1986). https://doi.org/10.1063/1.865710
T. Afsar-rad, S.E. Coe, O. Willi, and M. Desselberger, “Evidence of stimulated Raman scattering occurring in laser filaments in long-scale-length plasmas,” Phys. Plasmas, 4, 1301-1322 (1992). https://doi.org/10.1063/1.860086
Y.H. Tang, H. Shen-Sheng, Z. Chang-Xue, W. Yan-Qing, C. Jing, Z. Fang-Chuan, Z. Yu-Zhe, X. Zhi-Zhan, “Stimulated Raman backscattering from an ultrashort laser interacting with underdense plasmas,” Chin. Phys. 11, 50 (2002). https://doi.org/10.1088/1009-1963/11/1/311
R.K. Kirkwood, J.D. Moody, C. Niemann, E.A. Williams, A.B. Langdon, O.L. Landen, L. Divol, and L.J. Suter, “Observation of polarization dependent Raman scattering in a large scale plasma illuminated with multiple laser beams,” Phys. Plasmas 13, 082703 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2215415
L. Yin, B.J. Albright, H.A. Rose, K.J. Bowers, B. Bergen, D.S. Montgomery, J.L. Kline, and J.C. Fernandez, “Onset and saturation of backward stimulated Raman scattering of laser in trapping regime in three spatial dimensions,” Phys. Plasmas, 16, 113101 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3250928
D. Tripathi, T. Singh, A. Vijay, and K. Walia, “Second Harmonic Generation of q-Gaussian Laser Beam in Thermal Quantum Plasma,” J. Contemp. Phys. 60, 171-180 (2025). https://doi.org/10.1134/s1068337225700574
D. Tripathi, S. Kaur, A. Vijay, and K. Walia, “Nonlinear Dynamics of q-Gaussian Laser Beam in Collisional Plasma: Effect of Linear Absorption,” J. Contemp. Phys. 60, 16-23 (2025). https://doi.org/10.1134/s1068337225700409
K. Singh, and K. Walia, “Impact of High-Power Cosh-Gaussian Beam on Second Harmonic Generation in Collisionless Magnetoplasma,” J. Contemp. Phys. 59, 254-264 (2024). https://doi.org/10.1134/s106833722470049x
H.C. Barr, T.J.M. Boyd, and G.A. Coutts, “Stimulated Raman Scattering in the presence of filamentation in underdense plasmas,” Phys. Rev. Lett. 56, 2256-2259 (1986). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.56.2256
R.W. Short, W. Seka, and R. Bahr, “Stimulated Raman scattering in self-focused light filaments in laser-produced plasmas,” Phys. Fluids 30, 3245-3251 (1987). https://doi.org/10.1063/1.866499
E.S. Dodd, and D. Umstadter, “Coherent control of stimulated Raman scattering using chirped laser pulses,” Phys. Plasmas, 8, 3531-3534 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1382820
Y.S. Kalmykov, and G. Shvets, “Stimulated Raman backscattering of laser radiation in deep plasma channels,” Phys. Plasmas, 11, 4686-4694 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1778743
R.K. Kirkwood, R.L. Berger, C.G.R. Geddes, J.D. Moody, B.J. Macgowan, S.H. Glenzer, K.G. Estabrook, et al., “Scaling of saturated stimulated Raman scattering with temperature and intensity in ignition scale plasmas,” Phys. Plasmas, 10, 2948-2955 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1580814
P. Sharma, and R.P. Sharma, “Suppression of stimulated Raman scattering due to localization of electron plasma wave in laser beam filaments,” Phys. Plasmas, 16, 032301 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3077670
G. Purohit, P. Sharma, and R.P. Sharma, “Filamentation of laser beam and suppression of stimulated Raman scattering due to localization of electron plasma wave,” J. Plasma Phys. 78, 55-63 (2012). https://doi.org/10.1017/S0022377811000419
A. Singh, and K. Walia, “Self-focusing of Gaussian laser beam in collisionless plasma and its effect on stimulated Raman scattering process,” Optik, 124, 6074-6080 (2013). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2013.07.005
P. Rawat, R. Gauniyal, and G. Purohit, “Growth of ring ripple in a collisionless plasma in relativistic-ponderomotive regime and its effect on stimulated Raman backscattering process,” Phys. Plasmas, 21, 062109 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4883221
P. Sharma, “Stimulated Raman scattering of ultra intense hollow Gaussian beam in relativistic plasma,” Laser Part. Beams 33, 489-498 (2015). https://doi.org/10.1017/S0263034615000488
T.W. Huang, C.T. Zhou, A.P.L. Robinson, B. Qiao, H. Zhang, S.Z. Wu, H.B. Zhou, et al., “Mitigating the relativistic laser beam filamentation via an elliptical beam profile,” Phys. Rev. E, 92, 053106 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.053106
H.S. Brandi, C. Manus, and G. Mainfray, “Relativistic and ponderomotive self-focusing of a laser beam in a radially inhomogeneous plasma. I. Paraxial approximation,” Phys. Fluids B, 5, 3539-3550 (1993). https://doi.org/10.1063/1.860828
H.S. Brandi, C. Manus, G. Mainfray, and T. Lehner, “Relativistic self-focusing of ultraintense laser pulses in inhomogeneous underdense plasmas,” Phys. Rev. E, 47, 3780-3783 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.47.3780
J.F. Drake, P.K. Kaw, Y.C. Lee, G. Schmid, C.S.L. Marshall, and N. Rosenbluth, “Parametric instabilities of electromagnetic waves in plasmas,” Phys. Fluids, 17, 778-785 (1974). https://doi.org/10.1063/1.1694789
M.S. Sodha, G. Umesh, and R.P. Sharma, “Enhanced Raman scattering of a Gaussian laser beam from a plasma,” Plasma Phys. 21, 687 (1979). https://doi.org/10.1088/0032-1028/21/8/002
R.K. Singh, and R.P. Sharma, “Stimulated Raman backscattering of filamented hollow Gaussian beams,” Laser Part. Beams, 31, 387-394 (2013). https://doi.org/10.1017/s0263034613000384
N.S. Saini, and T.S. Gill, “Enhanced Raman scattering of a rippled laser beam in a magnetized collisional plasma,” Laser Part. Beams, 22, 35-40 (2004). https://doi.org/10.1017/S0263034604221073
P. Jha, G. Raj, and A.K. Upadhyaya, “Relativistic and ponderomotive effects on stimulated Raman scattering of intense laser radiation in plasma,” IEEE Trans. Plasma Sci. 34, 922-926 (2006). https://doi.org/10.1109/tps.2006.878144
R.P. Sharma, and M.K. Gupta, “Effect of relativistic and ponderomotive nonlinearities on stimulated Raman scattering in laser plasma interaction,” Phys. Plasmas, 13, 113109 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2357895
F. Cornolti, M. Lucchesi, and B. Zambon, “Elliptic Gaussian beam self-focusing in nonlinear media,” Optics Comm. 75, 129 1356 (1990). https://doi.org/10.1016/0030-4018(90)90241-K
S. Konar, and A. Sengupta, “Propagation of an elliptic Gaussian laser beam in a medium with saturable nonlinearity,” J. Opt. Soc. Am. B, 11, 1644-1646 (1994). https://doi.org/10.1364/JOSAB.11.001644
G. Fibich, and B. Ilan, “Self-focusing of elliptic beams: an example of the failure of the aberrationless approximation,” J. Opt. Soc. Am. B, 17, 1749-1758 (2000). https://doi.org/10.1364/JOSAB.17.001749
T.S. Gill, N.S. Saini, S.S. Kaul, and A. Singh, “Propagation of elliptical Gaussian laser beam in a higher order non-linear medium,” Optik, 115, 493-498 (2004). https://doi.org/10.1078/0030-4026-00405
S.A. Akhmanov, A.P. Sukhorokov, and R.V. Kokhlov, “Self-focusing and diffraction of light in nonlinear medium,” Sov. Phys. Uspekhi, 10, 609(1968).
M.S. Sodha, A.K. Ghatak, and V.K. Tripathi, “Self focusing of laser beams in plasmas and semiconductors,” Progress in Optics 13, 169-265 (1976). https://doi.org/10.1016/S0079-6638(08)70021-0
Авторське право (c) 2025 Кешав Валья, Таранджот Сінгх, Анудж Віджай, Діпак Тріпаті
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
