超强短脉冲激光与欠稠密等离子体相互作用的理论
等离子体物理
2015-12-01 v3
摘要
提出了一个综合理论，用于描述超强短激光脉冲在欠稠密等离子体中的传播与吸收。借助广泛的粒子在胞（particle-in-cell, PIC）模拟，等离子体的动力学方面被充分纳入。结果表明，等离子体行为由其密度以及脉冲长度与等离子体波长之比共同表征。根据精确分析和直接模拟证据，在极低密度下，激光脉冲通过尾波激发被绝热耗尽（吸收），且该耗尽伴随整体的辐射红移。在这些密度下，当脉冲长度大于等离子体波长时，也会发生拉曼型散射而不会导致不稳定性。当等离子体密度增长至接近临界密度时，出现一种全新机制，其主要特征是高度不稳定的光传播。基于此处的分析与模拟，辐射压力诱导的波破（radiation pressure induced wave breaking, RPIWB）严重破坏了第一个等离子体周期后电子波的振荡结构。另一方面，脉冲前方由有质动力（ponderomotive force）诱导的电子密度剖面开始变陡，并最终充当飞行镜（flying mirror）。结果，脉冲发生反向散射，其穿透受到限制。反射脉冲的辐射压力维持一个纵向电场，该电场加速由RPIWB产生的电子，导致等离子体经历体加热。最为重要的是，基于新提出的模型表明，相互作用在某一确定时间达到饱和，且整体吸收与等离子体加热直接与此时间相关。此外发现饱和时间以因子( ，其中 和 分别为初始电子密度、临界密度和初始激光伽马因子)减小……
引用
@article{arxiv.1507.08156,
title = {Theory of the ultra-intense short-pulse laser interaction with under-dense plasma},
author = {Jam Yazdanpanah and Elnaz Yazdani and Amir Chakhmachi and Elnaz Khalilzadeh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.08156},
year = {2015}
}
备注
60 pages, 12 figures