تحولات زمانی- فضایی باریکه لیزر گاوسی در یک پلاسما با گونه‌های مختلف یونی در رژیم نسبیتی ضعیف

در این مقاله دینامیک پالس لیزری گاوسی پرشدت منتشر شونده در یک پلاسما با گونه‌های مختلف یونی و با درنظر گرفتن اثرات غیرخطی نیروی پاندرومتیو و نسبیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا تغییرات تابع دی‌الکتریک پلاسما به دلیل نیروی پاندرومتیو پالس لیزر به دست آمده و سپس با درنظر گرفتن تقریب پیرامحوری، معادلات دیفرانسیل کوپل شده حاکم بر تحول زمانی- فضایی پالس لیزر استخراج شده و به صورت عددی حل شدند. اثرات شدت اولیه لیزر و گونه‌های یونی یک بار و دوبار یونیده و ترکیب بارهای آن‌ها بر روی خودفشردگی و خودکانونی پالس لیزر بررسی شد. نتایج نشان داد افزایش پیوسته شدت اولیه لیزر همواره باعث تقویت خودفشردگی پالس نمی‌ شود بلکه یک بازه برای شدت لیزر وجود دارد که در آن بازه خودفشردگی پالس رخ می‌دهد و این محدوده شامل یک نقطه بازگشتی شدت است که در آن، پالس بیش‌ ترین فشرده ‌سازی را تجربه می‌کند. هم‌ چنین بسته به شدت اولیه لیزر، گونه‌های یونی اثرات غیرخطی که منجر به تحول پالس در پلاسما می ‌شود را تقویت یا تضعیف می‌کنند.

spatiotemporal evolution of gaussian laser beam in a multiply ionized plasma under a weakly relativistic regime

taking relativistic-ponderomotive nonlinearity into account, the dynamics of an intense gaussian laser pulse propagating in a multi ions plasma has been studied. the modification of the dielectric permittivity of such plasma due to the ponderomotive force of the laser pulse has been derived. the coupled equations governing the laser pulse dynamics in space and time have been achieved and numerically solved, using the complex eikonal function and paraxial ray approximation. the effects of the initial laser intensity, multiply charged ions, specifically singly and doubly charged ions, on the self-focusing and self-compression of the gaussian laser pulse in the plasma have been investigated. it was found that there is a particular laser intensity range where self-compression can occur. it was further observed that the multiply charged ions improve or weaken the nonlinear effects depending on the initial laser intensity, which leads to the pulse evolution.