Релятивистски-нелинейное резонансное поглощение и генерация гармоник электромагнитного излучения в неоднородной плазме
И.И. Метельский†а,б,
В.Ф. Ковалев‡б,в,
В.Ю. Быченков§а,б аФизический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация бВсероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, Сущевская ул. 22, Москва, 119017, Российская Федерация вИнститут прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Миусская пл. 4, Москва, 125047, Российская Федерация
Со времени появления пионерских работ В.Л. Гинзбурга и Н.Г. Денисова, открывших явление линейного поглощения электромагнитного излучения в неоднородной плазме за счёт сильного плазменного резонанса в окрестности критической плотности, теория этого явления не получала последовательного развития применительно к практически интересным сегодня сильным электромагнитным полям, прежде всего —
лазерным. Обзор посвящён систематическому изложению результатов аналитической релятивистски-
нелинейной теории резонансного поглощения и генерации гармоник лазерного излучения в неоднородной
плазме в условиях существенного проявления электронной нелинейности плазмы вплоть до значений
интенсивности лазерного света, при которых движение электронов в окрестности критической плотности оказывается релятивистским. С использованием методов современной теории групп преобразований в
обзоре описываются: структура нелинейного электромагнитного поля в плазменном резонансе, нелинейные эффекты подавления коэффициента резонансного поглощения и сдвиг по углу резонансной кривой
поглощения с ростом лазерной интенсивности, формирование достаточно плавных, спадающих по степеннóму закону, спектров гармоник лазерного света, излучаемых плазмой вблизи порога опрокидывания нелинейного плазменного поля, а также основные свойства генерируемого в окрестности критической плотности электростатического поля.
Гинзбург В Л Распространение электромагнитных волн в плазме (М.: Наука, 1967); Пер. на англ. яз., Ginzburg V L The Propagation of Electromagnetic Waves in Plasmas (Oxford: Pergamon Press, 1964)
Троценко Н П "Сильно нелинейная теория плазмы без столкновений на основе нелинейных диэлектрических проницаемостей" Дисс. ... канд. физ.-мат. наук (М.: МФТИ, 1983)
Абдуллаев А Ш и др "Генерация статических электрических полей при воздействии на плазму мощного электромагнитного излучения" Препринт № 8 (М.: ФИАН СССР, 1986)
Басов Н Г, Крохин О Н ЖЭТФ46 171 (1964); Basov N G, Krokhin O N Sov. Phys. JETP19 123 (1964)
Dawson J M Phys. Pluids7 981 (1964)
Max C E "Physics of the coronal plasma in laser fusion targets" Les Houches, Summer School on Laser-Plasma Interaction , Session XXXIV, 1980 (Eds R Balian, J C Adam) (Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1982) p. 301
Метельский И И, Ковалев В Ф, Быченков В Ю Краткие сообщения по физике ФИАН42 (12) 68 (2015); Metelskii I I, Kovalev V F, Bychenkov V Yu Bull. Lebedev Phys. Inst.43 16 (2016)
Метельский И И "Релятивистски-нелинейное резонансное поглощение и генерация высших гармоник интенсивного лазерного излучения в неоднородной плазме" Дисс. ... канд. физ.-мат. наук (М.: ФИАН, 2022)
Shirkov D V, in Renormalization Group'91, Second Intern. Conf., 3-6 September 1991, Dubna, USSR (Eds D V Shirkov, V B Priezzhev) (Singapore: World Scientific, 1992) p. 1
Kovalev V F, Krivenko S V, Pustovalov V V, in Renormalization Group'91, Second Intern. Conf., 3-6 September 1991, Dubna, USSR (Eds D V Shirkov, V B Priezzhev) (Singapore: World Scientific, 1992) p. 300
Ширков Д В ДАН СССР263 64 (1982); Shirkov D V Sov. Phys. Dokl.27 197 (1982)
Боголюбов Н Н, Ширков Д В ЖЭТФ30 77 (1956); Bogoliubov N N, Shirkov D V Sov. Phys. JETP3 57 (1956)
Боголюбов Н Н, Ширков Д В Введение в теорию квантованных полей (М.: Наука, 1984); Пер. на англ. яз., Bogoliubov N N, Shirkov D V Introduction to the Theory of Quantized Fields (New York: John Wiley and Sons, 1980)
Овсянников Л В Групповой анализ дифференциальных уравнений (М.: Наука, 1978); Пер. на англ. яз., Ovsiannikov L V Group Analysis of Differential Equations (New York: Academic Press, 1982)
Ибрагимов Н Х Группы преобразований в математической физике (М.: Наука, 1983); Пер. на англ. яз., Ibragimov N H Transformation Groups Applied to Mathematical Physics (Berlin: Springer, 1984)
Журавский А М Справочник по эллиптическим функциям (М.: Изд-во АН СССР, 1941)
Прудников А П, Брычков Ю А, Маричев О И Интегралы и ряды. Элементарные функции (М.: Наука, 1981); Пер. на англ. яз., Prudnikov A P, Brychkov Yu A, Marichev O I Integrals and Series (New York: Gordon and Breach Sci. Publ., 1986)
Омельченко А Я, Панченко В И, Степанов К Н Изв. вузов. Радиофизика14 1484 (1971); Omel'chenko A Ya, Panchenko V I, Stepanov K N Radiophys. Quantum Electron.14 1166 (1971)
Kelly D L, Banos A (Jr.) UCLA Plasma Physics Group Report No. PPG-170 (1974)
Budden K G Radio Waves in the Ionosphere (Cambridge: Univ. Press, 1961)
Гильденбург В Б, Кондратьев И Г, Марков Г А Изв. вузов. Радиофизика12 655 (1969); Gil'denburg V B, Kondrat'ev I G, Markov G A Radiophys. Quantum Electron.12 522 (1969)
Гильденбург В Б, Фрайман Г М ЖЭТФ69 1601 (1975); Gil'denburg V B, Fraiman G M Sov. Phys. JETP42 816 (1975)
Галеев A A и др Письма в ЖЭТФ21 539 (1975); Galeev A A et al JETP Lett.21 251 (1975)
Гильденбург В Б, Литвак А Г, Фрайман Г M Письма в ЖЭТФ28 433 (1978); Gil'denburg V B, Litvak A G, Fraiman G M JETP Lett.28 401 (1978)
Демченко Н Н, Розанов В Б, Тагвиашвили М Н Квантовая электроника16 546 (1989); Demchenko N N, Rozanov V B, Tagviashvili M N Sov. J. Quantum Electron.19 361 (1989)
Рупасов А А, Цапенко В П, Шиканов А С Препринт № 94 (М.: ФИАН СССР, 1972)
Виноградов А В, Пустовалов В В ЖЭТФ63 940 (1973); Vinogradov A V, Pustovalov V V Sov. Phys. JETP36 492 (1973)
Пустовалов В В и др II Международная конф. по теории плазмы, Киев, 28 октября - 1 ноября 1974 г. (Киев: Ин-т теоретической физики АН УССР, 1974), Доклад
Исиченко М Б, Яньков В В Письма в ЖЭТФ37 297 (1983); Isichenko M B, Yan'kov V V JETP Lett.37 351 (1983)
Исиченко М Б, Яньков В В ЖЭТФ87 1914 (1984); Isichenko M B, Yan'kov V V Sov. Phys. JETP60 1101 (1984)
Ковалев В Ф, Пустовалов В В "Генерация гармоник горячей лазерной плазмой при укручении профиля возбуждаемой ленгмюровской волны" Препринт № 56 (М.: ФИАН СССР, 1988)
Ковалев В Ф, Быченков В Ю, Бочкарев С Г Квантовая электроника47 1023 (2017); Kovalev V F, Bychenkov V Yu, Bochkarev S G Quantum Electron.47 1023 (2017)