بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله اثرات نسبیت و پاندرموتیو غیرخطی بر اندازه لکه لیزر منتشره درون پلاسمای مغناطیده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد پاندرموتیو غیرخطی برخلاف پدیده خودهمگرایی نسبیتی غیرخطی، سبب واگرایی باریکه لیزر می شود. همچنین مشاهده می شود که پلاسمای مغناطیده با کاهش توان بحرانی، همگرایی باریکه لیزر را تشدید می کند.
کلید واژه- اندازه لکه لیزر، اندرکنش لیزر پلاسما، تکنیک بسط وابسته به چشمه، خودهمگرایی کد - PACS
1 -مقدمه
هنگامی که لیزر پر شدت از میان پلاسمای جزئی یونیزه شده عبور می کند ضریب شکست را تغییر می دهد که ترکیبی از دو قسمت خطی و غیر خطیت ناشی از اختلال چگالی است . اندرکنش الکترون های آزاد پلاسمای یونیزه با لیزر سبب ایجاد نیروی پاندرموتیو و اثرات غیرخطیت نسبیتی می شود. غیرخطیت نسبیتی سبب خود همگرایی پالس لیزر ]َ-ٌ[ می شود، این خود همگرایی زمانی رخ می دهد که توان لیزر از توان بحرانی ]ِ-ُ[ بیشتر باشد. انتظار می رود در کنار این پدیده، نیروی پاندرموتیو که سبب اختلال در چگالی پلاسما می شود خاصیت همگرایی را تحت تأثیر قرار دهد. در این مقاله، ترکیب اثر غیر خطیت نسبیتی]ّ[ با اثر غیر خطیت پاندرموتیو] ْ [ که سبب تغییر ویژگی و خواص باریکه لیزر عبوری از درون پلاسمای مغناطیده ]َ[ می شود، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. از اثرات تولید میدان ردپایی صرفنظر شده است همچنین برای سرعت نسبیتی الکترون می توان از فشار حرارتی الکترون ها در مقایسه با نیروی پاندرموتیو صرفنظر کرد.
2 -دینامیک تغییرات اندازه لکه لیزر تابشی در درون پلاسمای مغناطیده
باریکه نور لیزر عبوری از داخل پلاسما را قطبیده خطی در نظر می گیریم. بردار الکتریکی میدان تابشی منتشره در طول محور z بصورت بیان می شود که E0 - r, t - دامنه کُند متغییر میدان، k0 و 0 به ترتیب عدد و فرکانس موج است. معادله موج را برای پالس لیزر عبوری از داخل پلاسما با در نظر گرفتن شرایط خطیت و غیرخطیت چشمه بصورت زیر می نویسیم:
با تابش میدان مغناطیسی خارجی ثابت b bey به پلاسما، معادله نیروی لورنتز برای الکترون های پلاسما، معادله پیوستگی و چگالی جریان در پلاسما بصورت زیر است:
که - n - 0 - - n0 چگالی ثابت پلاسما ، m جرم سکون و ضریب نسبیتی است و اعداد مرتبه های اختلال را مشخص می کنند. با بسط معادله - َ - مرتبه های بالاتر سرعت و بابسط معادله - ُ - مرتبه های اختلال چگالی الکترون های درون پلاسما را پیدا کرده و با جاگذاری در معادله - ِ - بدست می آید]ُ:[
که - 4 e2n0 m - 1 2 pفرکانس پلاسما و ceb mc می باشد و در محاسبات از هارمونیک ها صرفنظر شده است. برای بردار قطبش الکتریکی با در نظر گرفتن خطیت و غیرخطیت چشمه می توان نوشت ]ْ:[
که nL0 و n2 به ترتیب ضریب شکست خطی و غیر خطی مربوط به شدت لیزر و - 1 - مغناطیس پذیری خطی است.با جاگذاری معادلات - ّ - و - َ - در معادله - ٍ - و با انجام تبدیل مختصات - z,t - به سرعت گروه و z جابجایی انتشار می باشد، تغیرات دامنه باریکه گوسین کُند متغییر را با استفاده از تکنیک بسط وابسته به چشمه ] - SDE - ًٌ[، بدست می آوریم. باریکه گوسین کُند متغییر را بصورت در نظر می گیریم که در آن rsمی باشد وبه ترتیب دامنه، فاز، مقدار انحنا جبهه موج و اندازه لکه لیزر است. تغییرات اندازه لکه لیزر داده می شود با ]ُو ْ:[
