مدلسازی و شبیه سازی دو بعدی برهم‌کنش پالس لیزری فوق کوتاه با پلاسمای غیرچگال

در این مقاله، برهم کنش یک پالس لیزری پرشدت و فوق کوتاه با پلاسمای غیریکنواخت رقیق و انتشار امواج برانگیخته شده در پلاسما را با استفاده از یک کد شبیه سازی ذره ای الکترومغناطیسی دو بعدی  مورد بررسی قرار می دهیم. با عبور پالس لیزر پرشدت و فوق کوتاه از پلاسما، امواج پلاسمایی در راستای انتشار و در پشت پالس لیزری ظاهر می شوند. با گذشت زمان، موج پلاسمایی قوی ایجاد شده در دامنه خود دچار اعوجاج شده و پدیده شکست موج اتفاق می افتد. با شکست موج و انتقال انرژی آن به محیط، انرژی ذرات پلاسما افزایش می یابد. در این مقاله نشان می دهیم با عبور پالس لیزری از یک پلاسما با چگالی غیریکنواخت، موج پلاسمایی برانگیخته شده در دامنه هایی زیر دامنه شکست موج دچار اعوجاج شده و پدیده شکست اتفاق می افتد. علت این پدیده، وابستگی مکانی فرکانس مشخصه موج ایجاد شده می باشد که با گذشت زمان منجر به پدیده شکست در زیر دامنه شکست موج در پلاسما با چگالی یکنواخت، می شود.

Modeling and 2D simulation of ultrashort laser-underdense plasma interaction

In this paper, we investigate the interaction of an intense ultrashort laser pulse with an underdense non-uniform plasma and propagation of the excited plasma waves, using a 2D electromagnetic PIC simulation code. Passing the intense ultrashort in plasma, the plasma waves appear in the propagation direction behind the laser pulse. The amplitude of the excited strong plasma wave gets distorted over time and therefore the wave-breaking phenomenon occurs. The wave-breaking phenomenon increases the energy transmission of the wave to the plasma particles. In the present paper, we illustrate that passing the laser through a non-uniform plasma, the excited plasma wave gets distorted in amplitudes below the wave-breaking threshold. The reason of this phenomenon can be attributed to the spatial dependency of the wave characteristic frequency which leads to the breaking of wave below the breaking amplitudes in a uniform plasma.