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激光与等离子体相互作用下受激电子声波散射和相空间离子涡旋

2013-10-07 00:15
论恒
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  通过一维电磁PIC粒子模拟和理论分析,对线性极化激光入射到无碰撞密度均匀的亚临界密度等离子体中引起的受激电子声波散射过程和相空间离子涡旋形成进行了详细研究。研究表明,受激电子声波散射不稳定性是一个入射激光电磁波衰减到一个缓慢Stokes散射电磁波和一个俘获电子声波的三波共振耦合过程,不稳定性的早期行为与是否考虑离子动力学效应无关。当考虑离子动力学效应之后,会激发一个随时间增长的离子声波,并且最终因大幅振电磁孤立子的产生而中断,由于电磁孤立子内的静电场与电磁场所产生的离子加速与俘获效应,导致一个能量为MeV的离子涡旋在离子相空间中形成;当电磁孤立子向后加速过程中,若干个离子涡旋结构随之形成。通过对比研究发现,电子声波模式类似于运动静电电子非线性波;同时,从拓扑的观点看,离子涡旋结构的形成是由于拓扑缺陷即等离子体密度凹陷所致,是Kelvin-Helmholtz不稳定性中Ying-Yang类型的一个范例。

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