Самозахват экстремального света

С использованием качественного, упрощённо-модельного и приближённо-самосогласованного нелинейно-оптических подходов объясняется природа ранее установленного в численном моделировании режима устойчивого распространения релятивистски-интенсивных лазерных импульсов в плазме на расстояния, намного превышающие рэлеевскую длину. Такой режим, требующий определённого согласования размера лазерного пятна с концентрацией плазмы и интенсивностью лазерного импульса, отвечает так называемому самозахвату излучения, который хорошо известен с 60-х годов прошлого века для квадратичной нелинейности диэлектрической проницаемости среды и, как теперь выяснено, имеет место также для релятивистской нелинейности плазмы. Рассматривается наиболее интересный с точки зрения практических применений случай плазмы с околокритической концентрацией. Обсуждается синхронизация хаотического движения электронов, ускоряемых лазерным импульсом в режиме самозахвата.

На английском языке
Self-trapping of extreme light
Bychenkov V.YU.
Kovalev V.F.

We use the qualitative, simplified modeling, and approximately self-consistent nonlinear-optical approaches to explain the nature of the regime, under which relativistically intens laser pulses propagate in plasma to distances exceeding the Rayleigh length considerably, as it was found earlier by numerical simulation. Such a regime requires certain matching of the size of the laser spot with the plasma density and the laser pulse intensity. It corresponds to the so-called self-trapping of radiation, which has been well known since the 1960s for the quadratic nonlinearity of the medium's dielectric permittivity and, as it has been established, takes place for the relativistic plasma nonlinearity as well. The case of the plasma with a near-critical density is considered as it is of greatest interest in the context of practical applications. Synchronization of chaotic motions of the electrons accelerated by the laser pulse in the self-trapping regime is discussed.