پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 954 |
| تعداد مقالات | 7,830 |
| تعداد مشاهده مقاله | 13,134,114 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,289,249 |
مقالۀ پژوهشی: خودکانونی باریکه لیزر در پلاسمای کوانتمی برخوردی با پروفایل چگالی رمپ | ||
| فیزیک کاربردی ایران | ||
| دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 21، تیر 1399، صفحه 17-28 اصل مقاله (3.05 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2020.32924.1175 | ||
| نویسنده | ||
| سمیه زارع* | ||
| استادیار، پژوهشکدۀ فوتونیک و فناوریهای کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، تهران،ایران | ||
| چکیده | ||
| با عبور باریکۀ لیزر پرشدت از پلاسما و تولید الکترون‌های نسبیتی، تغییر ضریب شکست پلاسما به گونهای است که پلاسما مانند یک عدسی همگرا، باریکۀ لیزر را متمرکز میکند. در این مقاله، خودکانونی نسبیتی باریکه در پلاسمای کوانتمی برخوردی با فرض چگالی رمپ مطالعه می‌شود. با استفاده از تقریب پیرامحوری و WKB، معادلات کوپل شدهای برای پارامتر پهنای باریکه منتشرشده در پلاسمای مفروض به دست میآید که با روش رانگ کوتای مرتبۀ چهار به صورت عددی حل می‌شود. ابتدا با چشمپوشی از برخوردها در پلاسما، تأثیر گرادیان چگالی در خودکانونی بررسی می‌شود. مشاهده خواهد شد که با افزایش چگالی، بسامد نوسانهای پهنای باریکه افزایش و دامنۀ نوسان و کمینۀ پهنای باریکه کاهش می‌یابد. اما در پلاسمای برخوردی به علت جذب انرژی لیزر، دامنۀ نوسان پهنا در راستای انتشار افزایش می‌یابد تا بالاخره باریکه از عمق مشخصی واگرا شود. پس با افزایش چگالی نیز آهنگ جذب بیشتر شده و باریکه با بسامد و دامنۀ بزرگ‌تری نوسان کرده و از عمق کمتری واگرا می‌شود، اما کمینۀ پهنا مشابه پلاسمای بیبرخورد کاهش می‌یابد. همچنین، با افزایش بسامد برخورد، انرژی لیزر سریعتر افت میکند و باریکه با دامنۀ بزرگ‌تری نوسان کرده و نفوذ کمتری در پلاسما خواهد داشت. سپس خودکانونی در پلاسماهای کوانتمی قوی و ضعیف و کلاسیکی مقایسه میشوند. با کاهش دمای پلاسما و افزایش اثرات کوانتمی، مغناطیدگی حاصل از مؤلفۀ وابسته به زمان نیروی پاندرماتیو بیشتر می‌شود و خودکانونی قویتری رخ می‌دهد. آن گونه که باریکه در پلاسمای کوانتمی قوی، با دامنه و کمینۀ پهنای کوچک‌تر و عمق نفوذ و نواخت تکرار بزرگ‌تری نوسان خواهد کرد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پلاسمای کوانتمی؛ اثر خودکانونی نسبیتی؛ پارامتر پهنای باریکه؛ پلاسمای برخوردی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Research Paper: Laser Self-focusing Effect on Collisional Quantum Plasma with Ramped Density Profile | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Somaye Zare | ||
| Assistant Professor, Photonics and Quantum Technology Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| When an intense laser beam propagates in plasma, due to relativistic electrons resulting from the laser electric field, the plasma refractive index alters. Subsequently, the plasma behaves initially similar to a positive lens that decreases the laser spot size. In this article, the propagation of the laser beam in collisional quantum plasmas is investigated with considering a ramped density profile. Using WKB and paraxial approximations through parabolic equation, a mathematical formulation for the beam width parameter is obtained from the wave equation. Acquired equations are numerically solved by employing the fourth-order Runge-Kutta method. In the collisionless plasma, by increasing the ramp slope, the beam width focuses with less oscillation amplitude, smaller laser spot size and more oscillations. In the collisional quantum plasma, due to energy absorption, the oscillation amplitude enhances by passing through the plasma and the laser beam defocuses at a few lengths. For the greater values of the slope and the collision frequency, the laser spot size oscillates with the higher amplitude and defocuses in a shallower plasma depth. Also, greater plasma density results in smaller laser spot size and bigger oscillation frequency. Then, this effect is compared in the strong and weak quantum and classical plasmas. Decreasing the plasma temperature improves the magnetization due to the ponderomotive force related to the time variation, the beam-width oscillates with greater frequency and deeper penetration in the strong quantum plasma in comparison with the weak quantum or the classical cases. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Quantum Plasma, Relativistic Self-Focusing Effect, Beam Width Parameter, Collisional Plasma | ||
| مراجع | ||
|
[1] Hafizi B. Tang A. Sprangle P. and Hubbard R. F. Relativistic Focusing and Ponderomotive Channeling of Intense Laser Beams Phys.Rev. E 62 4120-4125 2000 [2] Monot P. Auduste T. Gibbon P. and Jakober F. Experimental Demonstration of Relativistic Self-Channeling of A Multiterawatt Laser Pulse in An Underdense Plasma Phys.Rev. Lett. 74 2953-2956 1995 [3] Watts I. Zepf M. Clark L. Tatarakis M. Krushelnik K. Dangor A. E. Alott R. Clarke J. Neely D. and Norreys P. N. Measurements of Relativistic Self-Phase-Modulation in Plasma Phys. Rev. E 66 036409-6 2002 [4] Rao B. S. Moorti A. Naik P. A. and Gupta P. D. Effect of Chirp on Self-Modulation and Laser Wakefield Electron Acceleration in the Regime of Quasimonoenergetic Electron Beam Generation Phys.Rev. ST Accel. Beams 16 091301-6 2013 [5] Hora H. Theory of Relativistic Self-Focusing of Laser Radiation in Plasmas J. Opt. Soc. Am. 65 882-886 1975 [6] Upadhyay A. Tripathi V. K. Sharma A. K. and Pant H. C. Asymmetric Self-Focusing of A Laser Pulse in Plasma J. Plasma Phys. 68 75-80 2002 [7] Kaur S. and Sharma A. K. Self Focusing of A Laser Pulse in Plasma with Periodic Density Ripple LaserPart. Beams. 27 193-199 2009 [8] Sharma A. and Kourakis I. Relativistic Laser Pulse Compression in Plasmas with A Linear Axial Density Gradient Plasma Phys. Controlled Fusion. 52 065002-15 2010 [9] Wang Y. and Zhou Z. Propagation Characters of Gaussian Laser Beams in Collisionless Plasma: Effect of Plasma Temperature Phys. Plasmas 18 043101-6 2011 [10] Smith W. L. Liu P. and Bloembergen N. Superbroadening in H2O and D2O by Self-Focused Picosecond Pulses from A YAG: Nd Laser Phys. Rev. A 15 2396-2403 1977 [11] Corkum P. B. Rolland C. and Srinivasan-Rao T. Supercontinuum Generation in Gases Phys. Rev. Lett. 57 2268-2272 1986 [12] Shukla P. K. A New Spin on Quantum Plasmas Nat. Phys. 5 92-93 2009 [13] Shukla P. K. Ali S. Stenflo L. and Marklund M. Nonlinear Wave Interactions in Quantum Magnetoplasmas Phys. Plasmas. 13 112111-6 2006 [14] Manfredi G. How to Model Quantum Plasmas Fields Inst. Commun. 46 263-285 2005 [15] Zare S. Yazdani E. Rezaee S. Anvari A. and Sadighi-Bonabi R. Relativistic Self-Focusing of Intense Laser Beam in Thermal Collisionless Quantum Plasma with Ramped Density Profile Phys. Rev. ST Accel. Beams. 18 041301-7 2015 [16] Wani M. A. and Kant N. Nonlinear Popagation of Gaussian Laser Beam in An Inhomogeneous Plasma Under Plasma Density Ramp Optik 127 6710-6714 2016 [17] Wani M. A. and Kant N. Investigation of Relativistic Self-Focusing of Hermite-Cosine-Gaussian Laser Beam in Collisionless Plasma Optik 127 4705-4709 2016 [18] Patil S. D and Takale. M. V. Stationary Self-Focusing of Gaussian Laser Beam in Relativistic Thermal Quantum Plasma Phys. Plasmas 20 072703-4 2013 [19] Bulanov S. V. Esirkepov T. Zh. Habs D. Pegoraro F. and Tajima T. Relativistic Laser-Matter Interaction and Relativistic Laboratory Astrophysics Eur. Phys. J. D 55 483-541 2009 [20] Akhmanov S. A. Sukhorukov A. P. and Khokhlov R. V. Self-Focusing and Diffraction of Light in A Nonlinear Medium Phys. Usp. 10 609-636 1968 [21] Pert G.J. Self-Focusing of Laser Beams In Dielectrics Semiconductors and Plasmas Phys. Bull. 26 225 1975 [22] Mermin N.D. Lindhard Dielectric Function in the Relaxationtime Approximation Phys. Rev. B 1 2362-2363 1970 [23] Latyshev A. V. and Yushkanov A. A. Longitudinal Electricconductivity in A Quantum Plasma with A Variable Collision Frequency in the Framework of the Mermin Approach Theor. Math. Phys. 178 130-141 2014 [24] Sharma A. Verma M. P. and Sodha M. S. Self-Focusing of Electromagnetic Beams in Collisional Plasmas with Nonlinear Absorption Phys. Plasmas 11 4275-4279 2009 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 866 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 577 |
||