‌‌تاثیر طول مقیاس چگالی بر پراکنش و گرمایش پلاسما در برهم‌کنش نسبیتی لیزر با پلاسمای کمچگال

در این مقاله، تاثیر شیب چگالی پلاسما بر تولید ذرات پرانرژی و پراکنش تپ درون پلاسمای کم چگال برای دو تپ کوتاه و بلند ʈl=60fsو ʈl=300fsبا استفاده از کد ذره در سلول v3-d1 مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. یافته ها نشان دادند که طول تپ لیزر و شیب چگالی می توانند بر تولید ذرات پرانرژی و پراکنش تپ درون پلاسما موثر باشند، به طوری که، شبیه سازی اثر طول تپ نشان می دهد که در برهم کنش تپ کوتاه تر با پلاسمای کم چگال، الکترون های پرانرژی تری تولید می شوند. هم چنین، از میان سه شیب چگالی پله ای، شیب تند و ملایم، در پلاسما با شیب چگالی پله ای، الکترون ها به انرژی های بزرگ تری نسبت به دو مقیاس دیگر دست می یابند. تحلیل فوریه ی طیف تابشی کل نشان می دهد که رشد مدهای الکترومغناطیسی برای پلاسمای با شیب پله ای بیشینه و در شیب چگالی ملایم کمینه مقدار را دارد.هم چنین، تحول های زمانی تابع توزیع انرژی الکترون ها و یون های پلاسما نیز مورد مطالعه قرار گرفت؛ نتیجه ها نشان می دهند پرانرژی ترین ذره ها (الکترون و یون) مربوط به طول تپ کوتاه تر لیزر و به ازای شیب چگالی پله ای است.

The effect of density scale length on the plasma scattering and heating in relativistic laser interaction with under dense plasma

In this paper, the effect of plasma density ramp and laser pulse length on the energetic particle generation and pulse scattering were investigated in an under dense plasma for short and long pulse lengths, of τL = 60 fs, and τL = 300 fs, respectively. In our simulations, we used a kinetic particle in cell simulation 1D3V code. It is found that the laser pulse length and density ramps play an important role on the energetic particles generation and pulse scattering in plasma. So that, the simulations of the laser pulse length impact indicate that, in the case of short pulse interaction with the underdense plasma, electrons are accelerated to the higher energy level. Furthermore, among the three different ramps: steplike, ramp 1 with a steep slope, and ramp 2 with a gentle slope, in the case of the steplike density ramp, electrons accelerate to high energies, in comparison with two other ramps. A fourier analysis of the total radiation spectrum indicate that in the case of the steplike density profile, the growth rate of the electromagnetic modes have maximum regular picks and minimum growth rate obtained in the case of the smooth ramp. Meanwhile, the time evaluation analysis of the energy distribution function shows that with the time increment of the pulse propagation, in the shorter pulse case, and for the step density scale length, plasma particles can reach a high energy level.