Взаимодействие лазерного излучения релятивистской интенсивности с холодной плазмой докритической плотности

• Автор: Ширяев, Олег Борисович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 223 с. : ил.

Оглавление
Введение

Проблема лазерной физики релятивистских интенсивностей

Обзор литературы

Общая характеристика диссертации

Краткое содержание диссертации

Исходная модель: уравнения Максвелла и релятивистской гидродинамики электронной компоненты холодной плазмы
1 Модели и неустойчивости нелинейного распространения мощных ультракоротких лазерных импульсов в холодной плазме докритической плотности

1.1 Физическая модель

1.2 Вывод уравнений взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с плазмой
1.3 Задача о взаимодействии релятивистски интенсивного лазерного излучения с плазмой в приближении медленности изменения амплитуды светового поля
1.4 Предельные случаи, когда длина либо апертура лазерного импульса значительно превосходит характерную длину плазменной волны

1.4.1 Модель распространения лазерного импульса с продольным размером, значительно превосходящим длину плазменной волны
1.4.2 Предел большой по сравнению с длиной плазменной волны апертуры лазерного импульса
1.5 Филаментационно-самомодуляциониая неустойчивость и рассеяние релятивистски интенсивного лазерного импульса в плазме
1.5.1 Неустойчивость распространения лазерного импульса в плазме в приближении медленности изменения амплитуды оптического поля
1.5.2 Исследование неустойчивости распространения лазерного импульса в плазме с учетом дисперсии второго порядка и инерции электронной компоненты плазмы
1.6 Краткие выводы
2 Релятивистско-стрикционное самоканалирование и филамен-
тация мощных ультракоротких лазерных пучков в плазме
2.1 Собственные моды уравнения Шредингера с релятивистско-
стрикционной нелинейностью и критическая мощность релятивистско-стрикционного самоканалирования
2.1.1 Счетное множество осесимметричных собственных мод
2.1.2 Линейная теория устойчивости собственных мод уравнения Шредингера с релятивистско-стрикционной нелинейностью
2.1.3 Критическая мощность релятивистско-стрикционного самоканалирования
2.2 Самоканалирование осесимметричных релятивистки интенсивных лазерных пучков в плазме

2.2.1 Глубина распространения как эволюционная переменная в задаче о релятивистско-стрикционном самоканалиро-вании
2.2.2 Релятивистеко-стрикциоиное самоканалирование в случае осевой симметрии
2.3 Филаментация и устойчивость релятивистско-стрикционного
самоканалирования при нарушении осевой симметрии распространения мощного лазерного импульса
2.3.1 Устойчивость собственных мод уравнения Шредингера с релятивистско-стрикциоиной нелинейностью относительно филаментации
2.3.2 Филаментация пучков с гипергауссовскими и гауссовскими начальными распределениями интенсивности в начально однородной плазме
2.3.3 Филаментация при релятивистско-стрикционном само-каналировании в плазменных шнурах
2.4 Краткие выводы
3 Релятивистски интенсивные оптические солитоны в плазме
3.1 Уравнения релятивистки интенсивных солитонов и их численное решение
3.2 Описание релятивистски интенсивных оптических солитонов в
плазме методом ВКБ
3.3 Краткие выводы
4 Нелинейные электромагнитные волны релятивистской интенсивности в холодной плазме докритической плотности
4.1 Задача Ахиезера-Половина
4.2 Линейно поляризованные электромагнитные волны
Цель работы и решаемые задачи.
Цели данной работы - построение (в предположении медленности изменения амплитуды оптического поля) новых пространственно-многомерных моделей взаимодействия лазерного излучения релятивистской интенсивности с холодной плазмой докритической плотности с учетом генерации ленгмю-ровских волн и исследование на основе этих моделей нелинейных волн и их неустойчивостей, возникающих при распространении мощных ультракоротких лазерных импульсов в веществе, а также создание теории распространения нелинейных электромагнитных волн релятивистской интенсивности в плазме и теоретическое исследование их рассеяния.
Для достижения этих целей решались следующие задачи:
1. Из уравнений Максвелла и релятивистской гидродинамики электронной компоненты плазмы в приближении медленности изменения амплитуды электромагнитного поля выводились системы самосогласованных уравнений, описывающих нелинейное распространение сверхмощного лазерного излучения фемтосекундной длительности в плазме; находились инварианты этих уравнений.
2. В рамках данных моделей проводилось численное исследование общей продольно-поперечной неустойчивости релятивистско-стрикционного са-моканалирования в условиях нарушения осевой симметрии процесса распространения - филаментации. Изучались азимутальные распределения мощности релятивистски интенсивных лазерных пучков, возникающие в результате их филаментации. Также в рамках данных моделей исследовалось рассеяние ультракоротких лазерных импульсов на колебаниях в электронной компоненты плазмы.
3. Аналитически исследовался солитонный режим распространения ультракоротких релятивистски интенсивных лазерных импульсов в плазме.