Abstract

In this paper of the nonlinear laser wave propagation in the hot plasma along the strong exter-nal magnetic field under the electron cyclotron resonance conditions is investigated. The strongnonlinearity of such a process is caused by the relativistic electron movement and resonancewave ponderomotive force acting on the electrons. The system of equations for the enveloperight hand polarized laser pulse is derived using the hydrodynamics and Maxwell’s equations.The numerical integration of this system for the cold plasma case discovered the soliton solu-tions. This kind of solutions take a form of the envelope solitons containing inside them the plasma oscillations. The analytical expression for the energy density integral in a cold plasma isderived. It follows from the numerical results that for a hot plasma under cyclotron resonanceconditions the soliton solution becomes unstable. In this case the energy density conservationbreaks down, but electron momentum density conserves. It is concluded that the nonlinear sat-uration of the field amplitude is due to the plasma charge separation under electromagneticradiation pressure. In this case the discrete set of the envelope soliton carrier frequency is de-termined by the ratio of the frequency of the nonlinear longitudinal electron oscillations to theLangmuir frequency of plasma. For the low density plasma the discrete frequency spectrumobtained by the numerical integration transforms to the continuous one.

Highlights

  • Известно [1,2,3], что электрон может быть ускорен до высоких энергий в электромагнитном поле плоской волны, распространяющейся вдоль внешнего магнитного поля со скоростью света

  • Однако, что интеграл продольного импульса (23) требует введения дополнительной переменной φ, и поэтому, в отличие от интеграла энергии (22), не приводит к реальному ограничению траектории движения

  • It follows from the numerical results that for a hot plasma under cyclotron resonance conditions the soliton solution becomes unstable

Read more

Summary

Введение

Известно [1,2,3], что электрон может быть ускорен до высоких энергий в электромагнитном поле плоской волны, распространяющейся вдоль внешнего магнитного поля со скоростью света. В работе [4] было показано, что существуют электромагнитные импульсы, распространяющиеся в холодной плазме вдоль сильного магнитного поля в условиях циклотронного резонанса, имеющие вид солитонов со «встроенными» ленгмюровскими колебаниями. При этом насыщение амплитуды поля возникает из-за разделения зарядов плазмы под действием давления излучения, а дискретный набор частот определяется отношением частоты нелинейных колебаний плазмы к ленгмюровской частоте. Распространение уединённой ионно-акустической волны большой амплитуды в замагниченной плазме рассмотрено в работе [5]. Амплитуда и частота уединённой волны определены как функции числа Маха, определяющего угол распространения относительно магнитного поля. Динамика солитонов в электронноионной плазме аналитически и численно исследована в работе [6]

Основные уравнения
Поперечное и продольное движения плазмы
Нелинейный циклотронный резонанс
Заключение
Full Text
Paper version not known

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.