Квазистационарные и динамические режимы взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с закритической плазмой

• Автор: Коржиманов, Артём Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание
0 Введение
0.1 Общая характеристика работы
0.2 Обзор литературы
0.2.1 Сверхмощные лазерные системы
0.2.2 Ускорение электронов
0.2.3 Ускорение лёгких ионов
0.2.4 Генерация высоких гармоник
0.2.5 Бесстолкновительный нагрев
0.2.6 Самоиндуцированная прозрачность
0.2.7 Точные решения
1 Стационарные плазменно-полевые структуры в закритической плазме
1.1 Вывод основных уравнений
1.1.1 Постановка задачи
1.1.2 Вывод упрощённых уравнений
1.2 Стационарные структуры в приближении холодной плазмы
1.2.1 Вид уравнений и их фазовой плоскости
1.2.2 Алгоритм построения решения
1.2.3 Однослойные плазмепно-полевые структуры в приближении.холодной плазмы
1.2.4 Многослойные плазмепно-полевые структуры..................в приближении.........холодной плазмы
1.3 Влияние теплового движения электронов на пространственное распределение плазменно-полевых структур
1.3.1 Случай неограниченной плазмы
1.3.2 Случай слоя плазмы конечной толщины
1.3.3 Однослойные нлазменно-полевые структуры с учётом теплового
электронов
1.3.4 Многослойные стационарные структуры с учётом теплового движения электронов
1.3.5 Коэффициент отражения плазменного слоя с учётом теплового
движения электронов

1.4 Основные результаты и выводы
2 Динамические режимы взаимодействия излучения с границей плазмы
2.1 Устойчивость стационарных решений и механизм релятивистской само-индуцированной прозрачности
2.2 Хаотический режим взаимодействия линейно поляризованного лазерного излучения с закритической плазмой
2.2.1 Постановка задачи
2.2.2 Общее описание эффекта
2.2.3 Анализ механизмов хаотизации
2.2.4 Увеличение степени поглощения энергии
2.2.5 Нарушение когерентности генерируемых высоких гармоник
2.2.6 Изменение порога самоиндуцированпой прозрачности
2.3 Основные результаты и выводы
3 Приложение разработанных методов для анализа некоторых задач
3.1 Эффект релятивистски индуцированной прозрачности слоя плазмы и получение лазерных импульсов с предельно крутым передним фронтом . .
3.1.1 Описание эффекта
3.1.2 Анализ на основе стационарных решений
3.1.3 Одномерное моделирование
3.1.4 Трёхмерное моделирование
3.2 Ускорение протонов н лёгких ионов до энергий порядка ГэВ в режиме пондеромоторного отжатия электронов
3.2.1 Постановка задачи
3.2.2 Анализ на основе стационарных плазменно-полевых структур
3.2.3 Одномерное численное моделирование
3.2.4 Трёхмерное численное моделирование
3.3 Основные результаты и выводы
4 Заключение
5 Приложения
5.1 Численная схема решения системы уравнений Власова - Максвелла

5.1.1 Вывод основных уравнений
5.1.2 Моделирование уравнений Максвелла
5.1.3 Моделирование уравнения Власова
6 Работы, содержащие основные материалы диссертации
7 Литература

где Ь(а, Н{о,-, Ь7-)) - производная от амплитуды, выраженная как функция самой амплитуды и соответствующего гамильтониана. Вид этих функций можно полупить, выразив из (35) и (36) величину скг/бф Отметим также, что кроме вышеперечисленных соотношений можно записать ещё одно, выражающее простую геометрическую связь
где Ь - толщина исследуемого плазменного слоя, являющаяся ещё одним параметром задачи.
Суммируя всё вышесказанное, имеем 7к — 3 уравнений для определения 8/: —4 неизвестных. То есть, в общем случае, имеется к — 1 свободных параметров, в зависимости от значения которых могут реализовываться разные решения. Наличие свободных параметров говорит о гистсрезисном характере процесса взаимодействия. В эксперименте конкретные значения этих параметров, очевидно, будут определяться множеством факторов, носящих в том числе и случайный характер.
1.2.3 Однослойные плазменно-полевые структуры в приближении холодной плазмы
Наиболее простой структурой, которая может существовать в данной системе, является стационарное решение с одним электронным слоем, прижатым к правой границе, и одной полостью, откуда электроны были удалены пондеромоторными силами. В этом случае число свободных параметров равно нулю, и мы имеем следующее интегральное соотношение для определения амплитуды ноля а.1 в точке разрыва:
Поиск а производился путём численного решения уравнения (41). По найденному значению определялась координата разрыва ф и осуществлялось построение решения. Пример структуры с одним электронным слоем приводен па рис. 3.
Как видно из приведённого рисунка, электронный слой под действием пондеромо-торных сил отжимается от левой границы, формируя некий профиль концентрации. Вне этого слоя слева наблюдается структура поля, образованная интерференцией падающей и отраженной волн. Внутри слоя происходит спадание поля, образующее структуру наподобие скин-слоя. При увеличении амплитуды скип-слой становится существенно
Сл — Сь = Ь.